pÕlva maksimarketi peamiste …

Tartu 2017

Juhendaja/õppejõud: Ragnar Pabort

Üliõpilane: Indrek Neeme 122490 EAEI

Üliõpilase meiliaadress: [email protected]

Õppekava nimetus: Ehitiste projekteerimine ja arhitektuur

PÕLVA MAKSIMARKETI PEAMISTE KANDEVKONSTRUKTSIOONIDE

DIMENSIONEERIMINE

DIMENSIONING THE MAIN BEARING STRUCTURES OF PÕLVA MAKSIMARKET

TTÜ Inseneriteaduskond Tartu Kolledž

Magistritöö

Olen koostanud lõputöö iseseisvalt.

Kõik töö koostamisel kasutatud teiste autorite tööd, olulised seisukohad, kirjandusallikatest ja mujalt

pärinevad andmed on viidatud.

…………………………………………….. (töö autori allkiri ja kuupäev)

Üliõpilase kood:

Töö vastab magistritööle esitatud nõuetele

……………………………………………… (juhendaja allkiri ja kuupäev)

Kaitsmisele lubatud: …………………………….. (kuupäev)

Kaitsmiskomisjoni esimees: …………………………….. (allkiri)

2

ABSTRACT

Neeme, I. „Dimesioning the Main Bearing Structures of Põlva Maksimarket“. Master’s

thesis – Tartu 2017. One volume: 119 pages, 13 illustrations, 16 tables, format A4, in

estonian language; appendix: 23 blueprints; graphical part: 1 A1 drawing, 5 A2 drawings.

The aim of this master’s thesis is to dimension the main bearing structures of a commercial

building Põlva Maksimarket based on the requirements set by the client and the

preliminary architectural design executed by engineering bureau AS Resand. The

calculations were made in accordance with the engineering and construction standards of

the Republic of Estonia.

The dimension calculations were done to roof structures (glue laminated timber secondary

beams and primary beams), columns (reinforced concrete) and foundations (concrete pad

foundation). Firstly, structural loads, mostly self-weight, snow and wind load were found

out. The next step was to draw the model to Autodesk Robot Structural Analysis 2017 and

define different load combinations. When the elements of the internal forces were found

the construction calculations were carried out in PTC Mathcad Prime.

These dimensioning results are of practical value and can be used as the basis of

engineering the rest of the construction sections which are not covered in this thesis.

Keywords: structural solution, load bearing structures, structural calculation, strenght

calculation, glue laminated timber, reinforced concrete.

3

SISUKORD ABSTRACT ......................................................................................................................2

TÄHISED JA LÜHENDID ................................................................................................6

SISSEJUHATUS ...............................................................................................................9

1. ÜLDIST ....................................................................................................................... 10

1.1 Hoone tutvustus ...................................................................................................... 10

1.2 Geoloogilised tingimused ....................................................................................... 13

1.3 Arvutusmeetodi kirjeldus ....................................................................................... 15

1.4 Kandeskeemi kirjeldus ........................................................................................... 16

1.5 Kandetarindites kasutatavad materjalid ................................................................... 17

2. KOORMUSED ............................................................................................................ 18

2.1 Piirseisundid, koormuskombinatsioonid ja osavarutegurid ...................................... 18

2.2 Omakaalukoormused .............................................................................................. 20

2.3 Lumekoormus ........................................................................................................ 21

2.3.1 Lumekoormus lamekatusele ............................................................................ 22

2.4 Tuulekoormus ........................................................................................................ 23

2.4.1 Tuulekoormus seintele ..................................................................................... 26

2.4.2 Tuulekoormus katusele .................................................................................... 31

2.5 Muud koormused ................................................................................................... 35

2.6 Koormuskombinatsioonid....................................................................................... 36

2.6.1 Kandepiirseisundi (ULS) koormuskombinatsioonid: ........................................ 36

2.6.2 Kasutuspiirseisundi (SLS) koormuskombinatsioonid: ...................................... 37

3. KATUSEKANDJATE DIMESIONEERIMINE ........................................................... 39

3.1 Üldosa .................................................................................................................... 39

3.2 Abitala dimensioneerimine ..................................................................................... 39

3.2.1 Kaldpinna äärmiste kiudude paindepingete kontroll ......................................... 39

3.2.2 Harjatsooni paindepingete kontroll .................................................................. 41

3.2.3 Harjatsooni tõmbepingete kontroll ................................................................... 43

3.2.4 Tõmbe kontroll ristikiudu koos nihkega ........................................................... 45

3.2.5 Kiivekandevõime kontroll tulekahjuolukorras .................................................. 46

3.2.6 Kaldpinna äärmiste kiudude paindepingete kontroll tulekahjuolukorras ........... 50

3.2.7 Harjatsooni tõmbepingete kontroll tulekahjuolukorras ..................................... 52

3.2.8 Läbipainde kontroll.......................................................................................... 54

3.2.9 Nihkekandevõime kontroll ............................................................................... 56

3.2.10 Toel muljumise kontroll – toepinna vajalik pikkus ......................................... 57

3.2 Peatala dimensioneerimine ..................................................................................... 58

4

3.2.1 Paindekandevõime kontroll.............................................................................. 58

3.2.2 Paindekandevõime kontroll tulekahjuolukorras ................................................ 59

3.2.3 Kiivekandevõime kontroll tulekahjuolukorras .................................................. 61

3.2.4 Läbipainde kontroll.......................................................................................... 62

3.2.5 Nihkekandevõime kontroll ............................................................................... 65

3.2.6 Toel muljumise kontroll – toepinna vajalik pikkus ........................................... 66

4. POSTIDE DIMESIONEERIMINE............................................................................... 68

4.1 Üldosa .................................................................................................................... 68

4.2 Posti dimensioneerimine servas – abitala all ........................................................... 68

4.3 Posti dimensioneerimine servas – peatala all .......................................................... 73

4.4 Posti dimensioneerimine hoone keskel ................................................................... 79

5. VUNDAMENTIDE DIMESIONEERIMINE ............................................................... 86

5.1 Üldosa .................................................................................................................... 86

5.2 Vundamendi dimesioneerimine hoone servas – abitala all....................................... 86

5.2.1 Kandevõime kontroll ....................................................................................... 87

5.2.2 Kandevõime kontroll tulekahjuolukorras ......................................................... 91

5.3 Vundamendi dimesioneerimine hoone servas – peatala all ...................................... 94

5.3.1 Kandevõime kontroll ....................................................................................... 94

5.3.2 Kandevõime kontroll tulekahjuolukorras ......................................................... 98

5.4 Vundamendi dimesioneerimine hoone keskel ....................................................... 101

5.4.1 Kandevõime kontroll ..................................................................................... 101

5.4.2 Kandevõime kontroll tulekahjuolukorras ....................................................... 103

5.5 Vajumite arvutus .................................................................................................. 106

5.5.1 Vajumi arvutus hoone servas – abitala all ...................................................... 108

5.5.2 Vajumi arvutus hoone servas – peatala all ...................................................... 110

5.5.3 Vajumi arvutus hoone keskel ......................................................................... 111

5.5.4 Vajumite erimid ja suhtelised erimid.............................................................. 113

KOKKUVÕTE .............................................................................................................. 116

KASUTATUD PROGRAMMIDE LOETELU ............................................................... 117

KASUTATUD KIRJANDUS ........................................................................................ 118

LISAD ........................................................................................................................... 120

Lisa A. Hoone ruumiline (3D) arvutusskeem (kuvatõmmised arvutusprogrammist ARSAP 2017). ........................................................................................................... 121

Lisa B. Katusekandjate kontrollarvutustes kasutatavad maksimaalsed sisejõud (kuvatõmmised arvutusprogrammist ARSAP 2017). .................................................. 122

Lisa C. Posti ja vundamendi kontrollarvutustes kasutatavad maksimaalsed sisejõud (kuvatõmmised arvutusprogrammist ARSAP 2017). .................................................. 124

5

Lisa D. Vundamendi tulekahjuolukorra arvutustes kasutatavad maksimaalsed sisejõud (kuvatõmmised arvutusprogrammist ARSAP 2017). .................................................. 129

Lisa E. Arhitektuurne lahendus. ................................................................................. 131

Lisa F. Graafiline osa. ................................................................................................ 133

6

TÄHISED JA LÜHENDID

– Autodesk Robot Structural Analysis 2017 – kandepiirseisund – kasutuspiirseisund

– ristlõike pindala – erakordse koormuse arvutusväärtus, – ristlõike efektiivpindala

- arvutuslaius 500 – terase tugevusklass

, – elastsusmooduli 5% väärtus – deformatsioonimoodul – koormus, jõud – arvutuslik jõud – inertsimoment y-telje suhtes – inertsimoment z-telje suhtes

C30/37 – betooni tugevusklass – avatustegur – soojustegur – avatustegur – avatustegur – avatustegur – Eurokoodeks – Eesti Standardikeskus

– arvutuslik vertikaaljõud – alalis- ehk püsikoormuse väärtus,

– inertsimoment – arvutuspikkus

– Eesti rahvuslik lisa , – arvutuslik paindemoment . – avariikoormusest tekkiv paindemoment – arvutuslik normaaljõud

– eelpingekoormuse väärtus . – domineeriva muutuvkoormuse väärtus, . – muu muutuvkoormuse väärtus – kandevõime – viitemaht

– arvutuslik põikjõud – tulepüsivusklass – ristlõike arvutuslik vastupanumoment

7

. – efektiivristlõike arvutuslik vastupanumoment – minimaalne toepinna vajalik pikkus

b – materjali paksus, ristlõike laius – ristlõike efektiivlaius

– nidususˇ – sügavus

. – tinglik söestusmissügavus – efektiivne söestusmissügavus

– ekstsentrilisus, koormustsooni mõõde – arvutussurvetugevus

. – normatiivne paindetugevus

. . – arvutuslik paindetugevus

. . . – arvutuslik paindetugevus avariiolukorras

. . – normatiivne survetugevus ristikiudu

. . – arvutuslik survetugevus ristikiudu . . – normatiivne tõmbetugevus ristikiudu . . – arvutuslik tõmbetugevus ristikiudu . – normatiivne nihketugevus . – arvutuslik nihketugevus – alaline koormus – alalise koormuse normatiivne väärtus – muutuvkoormuse normatiivne väärtus

ℎ – ristlõike kõrgus, hoone kõrgus ℎ - tala harjatsoonikõrgus ℎ – parapeti kõrgus

; – inertsiraadius z- ja y-telje suhtes – terase arvutuslik voolavustugevus

– turbulentsitegur – kiivertegur

– tulepüsivustegur – koormuse kestuse ja niiskuse mõju arvestav modifikatsioonitegur . – koormuse kestuse ja niiskuse mõju arvestav modifikatsioonitegur avariiolukorras – kiivertegur – mahutegur

– mass – efektiivpikkus (arvutuspikkus)

′ – survepinge – tihedus

– samm, vajum – lume normkoormus maapinnal

– aeg – tuule baaskiirus

8

z – arvutuskõrgus – survetsooni kõrgus – survetsooni arvutuskõrgus

– tuulerõhk

– kaldenurk – tinglik söestusmismäär

– mahukaal - materjali osavarutegur – alaliskoormuse osavarutegur . – alaliskoormuse osavarutegur avariiolukorras – muutuvkoormuse osavarutegur . – muutuvkoormuse osavarutegur avariiolukorras – koormuse osavarutegur . – erakorralise olukorra osavarutegur – domineeriva muutuvkoormuse kombinatsioonitegur – domineeriva muutuvkoormuse kombinatsioonitegur – mittedomineeriva muutuvkoormuse kombinatsioonitegur

– saledus – piirsaledus

. – suhteline saledus – lumekoormuse kujutegur – arvutuslik nihkepinge

– survepinge . . – arvutuslik survepinge ristikiudu . . – paindemomendi põhjustatud suurim ristikiudu mõjuv tõmbepinge

. . – arvutuslik paindepinge

. . . – arvutuslik paindepinge jääkristlõikes

.∝. – arvutuslik paindepinge kiudude suhtes nurga – nurk – materjali mahukaal – tihedus – konstruktsioonihälve

9

SISSEJUHATUS

Käesoleva magistritöö teemaks on Põlva Maksimarketi peamiste kandevkonstruktsioonide

dimensioneerimine. Käsitletavale objektile on koostatud arhitektuurne eelprojekt AS

Resand poolt, samuti on teostatud hoone planeerigualal geoloogilised uurinud.

Diplomitöö eesmärgiks on teostada dimensioneerimisarvutused võimalikult optimaalselt,

lähtudes Tellija lähtetingimustest, arhitektuursest lahendusest ning Eesti Vabariigis

kehtivatest projekteerimis- ja ehitusstandaridest.

Käesoleva töö sisu on liigendatud viieks põhijaotiseks, mis on omakorda liigendatud

alajaotisteks. Esimene jaotis sisaldab hoone tutvustust, krundi geoloogilisi tingimusi,

arvutusmeetodi ja kandeskeemi kirjeldust. Teises jaotises leitakse projekteeritavale

hoonele mõjuvad alalis- ja muutuvkoorumsed ning koostatakse koormuskombinatsioonid.

Töö kolmandas teostatakse vajalikud konstruktsiooniarvutused katusekandjatele, neljandas

osas postidele ja viiendas osas vundamentidele. Konstruktsiooniarvutustes kasutatavad

elementide maksimaalsed sisejõud on esitatud töö lisades kuvatõmmistena,

arvutusprogrammist Autodesk Robot Structural Analysis Professional 2017. Samuti on

lisade all välja toodud arhitektuurse eelprojekti põhiplaan ning perspektiivvaated.

Magistritöö graafilise osa moodustavad katusekandjate, postide ja vundamentide plaanid

ning lõiked hoonest.

Dimensioneerimistulemused on aluseks hoone ülejäänud konstruktsiooniosade

projekteerimisele, mida antud töös ei käsitleta.

Töö autor tänab juhendaja Ragnar Pabortit meeldiva koostöö ja mitmekülgse abi eest

magistritöö koostamisel.

10

1. ÜLDIST

1.1 Hoone tutvustus

Töös käsitletav Põlva Maksimarketi hoone on ühekordne karkasshoone,

gabariitmõõtmetega 75x65m ning kõrgusega 6,4m. Peasissepääs avaneb hoone ees

paiknevasse kliendiparklasse. Valdava osa hoonsest võtab enda alla toidukauplus

(Maksimarket). Peasissepääsu ümbruses on väiksemad kaubanduspinnad, toitlustusasutus

ja külastajate wc-d. Hoone sügavusse jäävad toidukaupade laod, köök ja töötajate

olmeruumid. Kandvateks tarinditeks on raudbetoon karkassipostid ja liimpuidust

katusekandurid. Välisseinad on valdavalt kergpaneelidest. Vundamendid on raudbetoonist

kohtvundamendid.

Hoone tutvustuse alapunktides välja toodud andmed pärinevad arhitektuurse projekti

seletustkirjast. [13]

1) Tehnilised andmed:

Projekti nimetus: Põlva Maksimarket

Hoone otstarve: Kaubandushoone

Gabariitmõõtmed: Pikkus 75 m, Laius 65 m, Kõrgus 6,6 m

Absoluutne kõrgus: 72,5 m

Korruste arv: 1

Hoonealune pind: 5028,4 m²

Suletud brutopind: 4652,4 m²

Suletud netopind: 4448,8 m²

Köetav pind: 4369,2 m²

Mitteeluruumide pind:3904,3 m²

Üldkasutatav pind: 341,3 m²

Tehnopind: 203,2 m²

Hoone maht: 28747 m³

Hoone kasutusiga: 50 aastat

2) Hoone kasutusviis:

Tuleohutusest tuleneva ehitiste liigituse alusel on hoone kasutusviisiks:

11

• IV kasutusviis – kaubandushoone (toidukauplus)

3) Ehitise kavandatud eluiga ja kestvusklass:

Ehitise kasutusea kategooria 4 .[1, punkt 2.3]

Ehitise elueaks on kavandatud 50 aastat.

Hoone töökindlusklass RC2. [1, punkt B.3]

Tagajärgede klass CC2.

Betoonkonstruktsioonide klass S4.

Ehitamisaegne järelvalvetase IL2.

Teraskonstruktsioonide teostusklass EXC2.

4) Hoone paiknemine, planeeringu piirangud:

Hoone paikneb kinnistu idaservas detailplaneeringuga ettenähtud hoonestusalal (Ringtee 4,

Põlva). Kinnistu lääneservas, hoone ja Jaama tänava vahel paikneb külastajate parkla ja

transiitveokite seisukohad. Hoonest ida ja lõunasuunas on majandusõu ja laadimisalad.

5) Hoone kandeskeleti tehnilise lahenduse valik:

Hoone kandeskeleti lahenduse valiku esmaseks aluseks on hoone arhitektuurne lahendus.

Kandeskeleti konstruktiivne lahendus on üles ehitatud võimalikult optimaalselt, samas

arvestades arhitektuurset lahendust, energiatõhusust ja hoone kasutusotstarbest tulenevaid

nõudeid. Kandeskeleti lahenduse valikul on lähtutud ka geoloogilistest tingimustest.

6) Tulepüsivus:

Hoone projekteeritakse TP1 hoonena. Tuleohutusest tuleneva ehitiste liigituse alusel on

hoone kasutusviisiks IV kasutusviis. Kande- ja jäigastavate konstruktsioonide kandevõime

R60. Kande- ja jäigastavate konstruktsioonide materjalide tuletundlikkus on vähemalt

klassist A-s1,d0. Eripõlemiskoormus hoones on alla 600 MJ/m2. Monteeritavate ja

monoliitsete raudbetoonelementide nõutav tulepüsivus tagatakse piisava armatuuri

kaitsekihiga ja elemendi paksusega (kõrgusega; laiusega). Teraskonstruktsioonide nõutav

tulepüsivus saavutatakse tulekaitse värviga (võõbaga). Puitkonstruktsioonide nõutav

tulepüsivus saavutatakse piisava ristlõikega.

7) Välispiirete soojapidavus:

12

Hoone projekteerimisel on lähtutud kriteeriumist, et välispiirded peavad olema pikaajaliselt

õhupidavad ja piisavalt soojustatud tagamaks energiatõhususe nõudeid, ruumide

soojuslikku mugavust ja hallituse ning kondensaadi vältimist sisepindadel ja tarindites.

Välispiirete soojusjuhtivusele esitatavad miinimumnõuded on esitatud tabelis 1.1.

Tabel 1.1. Välispiirete soojusjuhtivuse miinimumnõuded. [13]

Välispiire Soojusjuhtivuse

miinimumnõue

Põrandad pinnasel U ≤ 0,16 W/m2K

Välisseinad U ≤ 0,16 W/m2K

Katuslagi, pööningu vahelagi U ≤ 0,10 W/m2K

Aknad, klaasseinad U ≤ 1,00 W/m2K

Välisuksed U ≤ 1,40 W/m2K

8) Vundamendid:

Hoone projekteeritakse raudbetoonist kohtvundamentidele.

9) Põrandad:

Põrandad pinnasel projekteeritakse 120 mm paksuse pinnasele toetuva kiudbetoonist ja/või

raudbetoonist plaadina. Põrandad rajatakse killustikalusele ja soojustatakse EPS-

plaatidega.

10) Välisseinad:

Põrandapinnast 1 m kõrguseni monteeritavast raudbetoonist kolmekihilised soklipaneelid.

Ülemine osa terasplekk-kattega PIR-soojusisolatsiooniga monteeritavatest kergpaneelidest

(näiteks Ruukki SP2E 160 X-Pir või analoog).

11) Siseseinad:

Vaheseinad on betoon-õõnesplokkidest ja kipsplaatidest teraskarkassil.

13

12) Katused:

Katuslae kandjateks on projekteeritud liimpuidust pea- ja abitalad. Taladevahelised

sidemed ja katuseraamid on samuti liimpuidust. Katusetalade peale toetub kandev

profiilplekk (näiteks Ruukki T130M-75L-930 või analoogne toode). Soojusisolatsioon on

mineraalvilla plaatidest, katusekatteks kahekihiline SBS-kummibituumenist kate.

Hoonel on lamekatus, kus sadevesi juhitakse ära kohalike kalletega ja katusel paiknevate

trappide ja hoonesiseste sadeveetorustike kaudu. Katuse kalded on antud soojustusega ja

kanduritega.

13) Avatäited:

Aknad ja klaasseinad on alumiiniumprofiilidest kolmekordse klaaspaketiga.

Välisuksed on alumiinium- ja teraskonstruktsioonis, klaasitud uksed on kahekordse

klaaspaketiga.

Klaasitud siseuksed on alumiinium- või teraskonstruktsioonis, turvaklaasid.

Tummad siseuksed on puit- ja teraskonstruktsioonis.

Tõstuksed on kergpaneelidest.

1.2 Geoloogilised tingimused

Maastikulise liigituse järgi jääb uuringuala Ugandi lavamaale, lainjale moreentasandikule.

Maapinna absoluut kõrgused olid uuringupunktide suudmetel 64,55…66,00 meetrit.

Kaasaegne reljeef krundil on kujundatud osaliselt eriilmelise täitepinnase kihiga.

Pinnakatte moodustavad uuringusügavuses liustikusetted.

Pinnasekihid ja nende tehnilised parameetrid:

KIHT 1, Täitepinnas (tIV). Uuringalal esines kohati pindmise kihina peamiselt

ümberpööratud pinnasest täidet. Kihi paksus jäi 0,35-0,4 m vahemikku. Puuraugus 13, mis

jäi vanade mahutite maa-aale, oli täitepinnase paksus 1,6 meetrit ning koosnes

ehitusprahist, liivast, moreenist. Puuraugus 13 oli kiht kohev, märg kuni veeküllastunud.

Puuraugus 13 oli kiht reostunud kütteõlidest (iseloomulik lõhn ja pinnasevesi oli õline).

KIHT 2, Muld (qIV). Pindmise mullakihi paksus on uuringualal 0,15…0,4 meetrit.

Mullakiht on lõimiselt mölline peenliiv või savikas peenliiv.

14

Pinnakatte pinnased:(Kihtide vahelised piirid on üleminekulised, geoloogilistes tulpades ja

profiilil on kihtide piirid pandud paika kihi loodusliku niiskuse ja penetratsioonikatsete

andmetest lähtuvalt)

KIHT 3, Savine peenliiv - savimöll (glIII). Pinnakatte ülemise, 0,7…1,65 m paksuse osa

moodustab väheplastne, kõva punakavärviline savine peenliiv kuni savimöll moreen.

Kihile on iseloomulik liivaste kihtide esinemine intervallis ning kohati esineb kihi

ülemises, kuni 0,65 meetri osas kollakaspruuni värvusega segaterist mölli. Kihis esineb

jämepurdmaterjali kruusa ja veeriste näol kuni 5%.

Kihi keskmine niiskus wn = 10,48% (10,12…11,0).

KIHT 4, Savimöll moreen (glIII). Maapinnast 1,0…1,95 m sügavusel, abs kõrgusel

62,95…64,8 meetrit, avati konsistentsilt sitke, väheplastne punakaspruun savimöll moreeni

kiht. Kihi paksus uuringualal on küllaltki erinev, jäädes vahemikku 0,45…1,45 meetrit.

Kihis esineb jämepurdmaterjali kruusa ja veeriste näol kuni 10%.

Moreenikihist, kihist 4 võeti 10 rikutud struktuuriga proovi niiskussisalduse määramiseks.

Kihi keskmine niiskus wn = 13,64% (10,65…15,43).

KIHT 5, Möllsavi (lglIII). Planeeringuala ida poolses osas, kruntidel ringtee 4 ja 4a, esines

puuraukudes 10, 11 ja 14 savimöll moreeni (kihi 4) all õhuke pruunika värvusega savimölli

kiht. Kihi pealispind jäi maapinnast 2,05…2,55 m sügavusele, abs kõrgusele 63,40…63,9

meetrit. Kihi paksus oli 0,15…0,3 meetrit. Savimöll on viirja tekstuuriga (tolmu- mölli

õhukeste värvidega).

Niiskusproovide järgi on kihi keskmine looduslik niiksus 28,65% (24,15…31,5).

KIHT 6, Peenliiv (fglIII). Möllsavi (kiht 5) ja savimöll moreeni (kiht 4) all, rohke liivaga

savimöll moreenil (kihil 7) esineb sporaadiliselt üle kogu uuringuala õhuke liivakiht.

Liivakihi paksus on 0,1…0,45 meetrit. Liiv on kollakspruuni värvusega, segaterine,

kesktihe. Liivakiht on valdavalt niiske, üksikjuhtudel kontaktis moreenikihiga märg.

KIHT 7, Rohke liivaga savimöll moreen (glIII). Geoloogilise lõike lamamiks

uuringusügavuses kuni 6,0 meetrit on kõva, väheplastne savimöll moreen. Hallikaspruuni

värvusega moreenikihi pealispind jääb maapinnast 2,3…3,1 meetri sügavusele, abs

15

kõrgusele 61,45…63,6 meetrit. Kõva moreeni läbiti puurimisel maksimaalselt 3,55 m jagu,

sondimisel läbiti kihti vaid 0,75 meetrit.

Kihi looduslik niiskus on wn = 7,8% (6,68…8,63).

Tabel 1.2. Pinnaste normatiivsed näitajad. [17]

Pinnaseuuringute andmed on esitatud, Põlva linna, Jaama ja Ringtee tn. geolooliste

uuringute põhjal, mille on teostanud OÜ Rakendusgeoloogia. [17]

1.3 Arvutusmeetodi kirjeldus

Käesoleva töö peamine eesmärk teostada dimensioneerimisarvutused kõnealuse hoone:

liimpuittaladele - pea- ja abitalad;

Kihi nr.

Pinnas

Näitaja

3

Savine

peenliiv –

savimöll

moreen

4

Savimöll

Moreen,

sitke

5

Möllsavi

6

Peenliiv

7

Rohke liivaga

savimöll

Moreen,

kõva

Koonustakistus

CPTM katsel

qc (MPa)

2,55 1,3 4,2 10

Ülddeformatsioonimoodul

E0 (MPa) 15 9,5 5 13 35

Nidusus c` (kPa) 5 4 20 0 10

Sisehõõrdenurk ` () 34 32 29 33 39

Vaiaotsa ühikpinna vastupanu

qbk (kN/m2) 5000

Vaiakülje ühikpinna

vastupanu

qs (kN/m2)

20 15 10 35 45

Mahukaal

γ (kN/m³) 22,7 22 20 19 24

Ligikaudne filtratsiooni-

moodul k (m/ööpäevas) 0,05…0,2 0,01…0,05 0,001 Kuni 1 <0,01

16

raudbetoon postidele - pea- ja abitalade all asetsevad postid ning postid hoone

keskel;

raudbetoon kohtvundamentidele – arvutatavatele postidele.

Töös käsitletakse konstruktsioonile mõjuvate koormuste leidmist vastavalt piirkonnale –

peamiselt arvestatakse omakaalu, lume- ja tuulekoormused. Sõltuvalt koormuse liigist

koostatakse koormuskombinatsioonid nii kande kui kasutuspiirseisundis ning määratakse

koormuste kombinatsiooni- ja osavarutegurid standradi EVS-EN 1990:2002 kohaselt.

Seejärel koostatakse koormusskeemid ja 3D arvutusmudel programmis Autodesk Robot

Structural Analysis Professional 2017 (ARSAP 2017), mille abil leitakse elementide

sisejõud. Arvutustes kasutatavad erinevate elementide maksimaalsed sisejõud on esitatud

töö lisades, kuvatõmmistena, programmist ARSAP 2017. Dimensioneerimisarvutused

teostatakse kasutades programmi PTC Mathcad Prime 3.0. Kontrolli eesmärgil

dimensioneeritakse elemendid ka programmis ARSAP, kuid käesolev töö seda ei kajasta.

Vundamentide peamised vajumisarvutused teostatakse lihtsustuse mõttes programmis

Microsoft Excel 2010.

1.4 Kandeskeemi kirjeldus

Hoone kandeskeleti lahenduse valiku esmaseks aluseks on hoone arhitektuurne lahendus.

Kandeskeleti konstruktiivne lahendus on üles ehitatud võimalikult optimaalselt, samas

arvestades arhitektuurset lahendust, energiatõhusust ja hoone kasutusotstarbest tulenevaid

nõudeid. Kandeskeleti lahenduse valikul on lähtutud ka geoloogilistest tingimustest.

Hoone karkass on arvutatud seotud elementidena horisontaalsele pinnase- ja

tuulekoormusele ja vertikaalsele omakaalu- ning lumekoormusele. Karkassile mõjuvad

erinevad koormused ja ülekoormustegurid on esitatud 2. peatükis.

Hoone arvutusskeem on koostatud, et saavutada optimaalne tulem. Katusele tulevad

koormused kantakse kandevprofiilplekiga liimpuidust abitaladele, mis toetuvad omakorda

liimpuidust peatalale. Peatalad ja ka abitalad (välisperimeetril) toetuvad raudbetoonist

postidele. Postide all on raudbetoonist kohtvundamendid. Talade, postide ja sidemete

ühendused on arvutusskeemidest liigendkinnitusena. Talad on postidele toetatud ja sõlm

arvestatud selline, et vältida kõrge tala ristipöördumist toel. Hoone üldjäikus tagatakse

katuslae ja karakassi jäikussidemete koostööna. Horisontaalkoormuste vastuvõtmiseks on

hoone katuslagi arvestatud tööle diafragmana ja seotud kandvate seintega. Kandevprofiilist

17

katuslae jäikusdiafragmana töötamise eelduseks on selle piisav sidumine karkassiga ja ka

omavahel. Postide toesõlm on arvestatud kandev- ja kasutuspiirseisundis arvutusskeemides

liigendkinnitusena. Tulekahju olukorras ei ole arvestatud katuslage tööle diafragmana ja

hoone stabiilsus tagatakse vundamendi ja vundamendisõlme piisava paindejäikusega.

1.5 Kandetarindites kasutatavad materjalid

Käesoleva töö kandvad puittarindid projekteeritakse liimpuidust tugevusklassiga GL28h.

Raudbetoonkonstruktsioonides kasutatav betoon on tugevusklassiga C30/37, mis

armeeritakse terasest armatuurvarrastega klassiga B500B. Kõnealuste materjalide

karakteristikud on esitatud tabelites 1.3, 1.4 ja 1.5.

Tabel 1.3. Liimpuidu GL28h karakteristikud (tugevuse ühik , tihedus ( ) kg/m ). [16]

Liimpuit . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . .

GL28h 28 22,3 0,5 28 2,5 3,5 12600 10500 425

Tabel 1.4. Betooni C30/37 karakteristikud (tugevuse ühik MPa). [14, lk 263]

Betoon . . . . .

C30/37 30 38 2,9 2,0 3,8 33 20 1,35 425

Tabel 1.5. Armatuurteras B500B karakteristikud (tugevuse ühik MPa). [14, lk 271]

Betoon

B500B 500 435

18

2. KOORMUSED

2.1 Piirseisundid, koormuskombinatsioonid ja osavarutegurid Hoone projekteerimisel lähtutakse mõjuvate koormuste normatiivsetest väärtustest.

Kandekonstruktsioonide elementide dimensioneerimiseks arvutatakse välja erinevate

konstruktsioonitüüpide omakaalukoormused, lumekoormused vastavalt piirkonnale ja

tuulekoormused hoone erinevates tsoonides. Antud töös moodustatakse

koormuskombinatsioonid nii kande – kui ka kasutuspiirseisundis, samuti teostatakse

kontrolle ka tulekahjuolukorras. [3]

Kandepiirseisundid on seotud konstruktsiooni purunemise, staatilise tasakaalu kaotuse,

stabiilsuse kaotuse või muude kahjustustega, millega kaasneb konstruktsiooni kandevõime

kaotus ning tekib oht inimestele. Kandepiirseisundi kontrollimisel korrutatakse mõjuvad

koormused läbi osavaruteguritega. Alaliste ehk püsikoormuste korral võetakse

osavaruteguriks = 1,2 ning muutuvkoormuste korral = 1,5. Mitme samaaegselt

mõjuva kasuskoormuse korral korrutatakse mittedomineerivad koormused läbi

kombinatsiooniteguriga . Erakorralise koormuse korral võetakse osavarutegurite

väärtusteks 1,0. Domineerivaid muutuvkoormusi vähendatakse kombinatsiooniteguriga

ja mittedomineerivaid kombintasiooniteguriga . Alaliste, ajutiste ja erakorraliste

arvutusolukordade koormuskombinatsioonid kandepiirseisundis (ULS – ultimate limit

state) leitakse standardi EVS-EN 1990:2002 kohaselt alljärgnevalt. [3, lk 181], [14, lk 180-

181]

Alaliste või ajutise arvutusolukorra koormuskombinatsioonid:

∑ . . + + . . + ∑ . . . , (2.1)

kus

– alaliskoormuse osavarutegur,

– muutuvkoormuse osavarutegur,

– alalis- ehk püsikoormuse väärtus,

. – domineeriva muutuvkoormuse väärtus,

. – muu muutuvkoormuse väärtus

– eelpingekoormuse väärtus

19

– domineeriva muutuvkoormuse kombinatsioonitegur.

Erakorralise arvutusolukorra koormuskombinatsioonid:

∑ . + + + . . + ∑ . . , (2.2)

kus


– eelpingekoormuse väärtus,

– erakordse koormuse arvutusväärtus,


. – muu muutuvkoormuse väärtus,

– domineeriva muutuvkoormuse kombinatsioonitegur,

– mittedomineeriva muutuvkoormuse kombinatsioonitegur.

Kasutuspiirseisundid järgivad konstruktsiooni normaalse kasutamise nõudeid, kasutajate

mugavust ja ehitiste välimust (vibratsioonid, deformatsioonid). Kasutuspiirseisund võib

olla taastuv või taastumatu, sõltuvalt sellest, kas koormusest põhjustatud tagajärjed säilivad

pärast koormuse mõju eemaldamist või mitte. Taastuvate kasutuspiirseisundite korral

rakendadakse üldjuhul tavalist koormuskombinatsiooni ja taastumatute kandepiirseisundite

korral normatiivset koormuskombinatsiooni. Kasutuspiirseisundi normkombinatsioonide

moodustamisel võetakse kõikide koormuste puhul osavarutegurid = 1,0 ja = 1,0,

mittedomineerivaid koormusi vähendatakse kombintasiooniteguriga .

Kasutuspiirseisundi tavakombinatsiooni moodustaminel võetakse kõikide koormuste puhul

osavarutegurid = 1,0 ja = 1,0. Domineerivaid muutuvkoormusi vähendatakse

kombinatsiooniteguriga ja mittedomineerivaid kombintasiooniteguriga . [3], [14, lk

180-181]

Normatiivsete arvutusolukordade koormuskombinatsioonid kasutuspiirseisundis (SLS –

the serviceability limit state) leitakse standardi EVS-EN 1990:2002 kohaselt alljärgnevalt.

[3, lk 181] [14]

∑ . + + . + ∑ . . , (2.3)

kus



20

. – muu muutuvkoormuse väärtus

– eelpingekoormuse väärtus

– domineeriva muutuvkoormuse kombinatsioonitegur.

Antud hoone kasutusklass on D (kauplused, kaubamajad), standardi põhjal määratud

kombinatsioonitegurite väärtused on esitatud tabelis 2.1.

Käesolevas töös kasutatud osavarutegurite kokkuvõtes on esitatud tabelis 2.2.

Tabel 2.1. Kombinatsiooniteguri väärtused. [3, tabel A.1.1]

Koormuse liik

Kasuskoormus

-Klass D (kauplused,

kaubamajad)

0,7 0,7 0,6

Lumekoormus 0,5 0,2 0

Tuulekoormus 0,6 0,2 0

Tabel 2.2. Osavarutegurite väärtused. [14, lk 182-183]

Koormuse liik Osavaruteguri

tähis

Osavaruteguri

väärtus

Alalised koormused kandepiirseisundis (ebasoodne mõju) . 1,2

Alalised koormused kandepiirseisundis (soodne mõju) . 1,0

Muutuvad koormused kandepiirseisundis (ebasoodne mõju) 1,50

Muutuvad koormused kandepiirseisundis (soodne mõju) 0

Alalised koormused normatiivses kasutuspiirseisundis 1,0

Muutuvad koormused normatiivses kasutuspiirseisundis 1,0

Alalised koormused tulekahju olukorras . 1,0

Lume ja tuulekoormus tulekahju olukorras . 0,2

2.2 Omakaalukoormused

Konstruktsioonide omakaalukoormused arvutatakse katusele, projektmõõtmete ja

materjalide normatiivse mahukaalu alusel vastavalt standardile EVS-EN 1991-1-1:2002

21

ning ehitusmaterjalide tootjate poolt esitatud andmetele. Katusekihid ja nende

omakaalukoormused on toodud tabelis 2.3.

Normatiivne omakaalukoormus (kN/m ) materjali paksuse ja mahukaalu järgi leitakse

seosest:

= ∙ , (2.4)

kus

B – materjali paksus mm,

– materjali mahukaal kN/m

Tabel 2.3. Katusekihtide omakaalukoormused

Materjal Paksus Mahukaal Normkoormus B (mm) (kN/m ) (kN/m )

2xSBS rullmaterjal - - 0,15 Mineraalvill 40 1,0 0,04 EPS 200 0,3 0,06 Aurutõkkekile - - 0,001 Mineraalvill 40 1,0 0,04 Profiilplekk T130 - - 0,13

Kokku: 0,421

Lisaks arvestatakse riputuskoormusega lagedele (0,2 kN/m ).

2.3 Lumekoormus

Lumekoormus on muutuvkoormus, mille määramisel arvestatakse katuse kuju ning lume

võimalikku paiknemist katusel tuulevaikse ja tuulise ilmaga. Lumekoormus määratakse

vastavalt Eesti Vabariigi standardi EVS-EN 1991-1-3:2006+NA:2006 alusel. [4]

22

Joonis 2.1. Lume normkoormus maapinnal kN/m . [3, Joonis NA.4.1]

Maapinna lumekoormuse normsuurus määratakse vastavalt hoone geograafilisest

asukohast. Antud hoone asub Põlvas, kus lume normkoormus maapinnal on =

1,5 kN/m (joonis 2.1).

2.3.1 Lumekoormus lamekatusele

Katusele mõjuv lumekoormuse normsuurus (kN/m ) määratakse valemiga:

= ∙ ∙ ∙ , (2.5)

kus

– lumekoormuse kujutegur (tabel 2.2),

– avastustegur,

– soojustegur,

– lume normkoormus maapinnal.

23

Vastavalt Eesti Vabariigi standardi rahvusliku lisa (EVS-EN 1991-1-3:2006+NA:2006)

põhjal võetakse = 1,0 ja = 1,0.

Tabel 2.4. Lumekoormuse kujutegurid. [4, Tabel 5.2]

Katuse

kaldenurk 0° ≤ ≤ 30° 30° < < 60° ≥ 60°

0,8 0,8(60- )/30 0,0

0,8+0,8 /30 1,6 --

Käesoleva hoone puhul on tegemist lamekatusega, järelikult võetakse tabelist 2.2

lumekoormuse kujuteguriks = 0,8. Ülalpool määratud väärtuste põhjal leitakse katusele

mõjuv lume normsuurus valemiga (2.5):

= 0,8 ∙ 1,0 ∙ 1,0 ∙ 1,5 = 1,2 /

2.4 Tuulekoormus

Tuulekoormus on muutuvkoormus. Hoonele mõjuv tuulekoormus esitatakse risti

konstruktsiooni pinnaga mõjuva tuulerõhuna, samuti võetakse arvesse sisepindadele

mõjuvat positiivset või negatiivset siserõhku. Koormustsoonidele mõjuvad maksimaalsed

tuulerõhud arvutatakse ortogonaalsete suundade 0°, 90° ja 180° puhul. Tuulekoormuse

arvutused teostatakse vastavalt Eesti Vabariigi standardile EVS-EN 1991-1-4+NA:2007.

[5]

Projekteeritav kauplushoone arvutuskõrgus on z = 6,4m ning hoone asetseb III

maastikutüübile vastavas piirkonnas. Maastiku parameetrid ning tuule kiirusrõhk on välja

toodud tabelis 2.5.

Tabel 2.5. Maastikutüübid, maastiku parameetrid ja tuule kiirusrõhk. [5, tabel 4.1], [14, lk 193

tabel 8.18 ]

Maastikutüüp

m

m

Kiirusrõhk

N/m

II Maastik madala rohutaolise

taimkattega ja üksikute 0,05 2 = 9,96 ∙ 0,05 + 69,75 ∙ 0,05

24

takistustega (puud, hooned),

mille vaheline kaugus võrdub

20-kordse kõrgusega

III Maastik, mis on kaetud

ühtlase taimkatte või ehitistega

või üksikute takistustega, mille

vahekaugus ei ole suurem 20-

kordsest kõrgusest (maa-

asulad, äärelinnad, ühtlaselt

metsaga kaetud alad)

0,3 5 = 12,81 ∙ 0,3 + 89,64 ∙ 0,3

Kiirusrõhk leitakse vastavuse kontrolli eesmärgil kahe erineva valemiga. Lihtsustatud

valemiga, mis on antud tabelis 2.5 ning lahenduskäiguga, mis on teostatud EVS-EN 1991-

1-4+NA:2007 alusel.

Vastavalt standardi rahvusliku lisa kohaselt on Eestis tuule baaskiirus v = 21 m/s ja õhu

keskmine tihedus ρ = 1,25 kg/m . Lisaks on standardis esitatud soovituslikud väärtused

turbulentsitegurile = 1,0 ja pinnavormitegurile = 1,0. [5]

Keskmine tuule baaskiirusrõhk (kN/m ) arvutatakse valemiga:

= ∙ ∙ = ∙ 1,25 ∙ 21 = 0,276 / , (2.6)

kus

– õhu keskmine tihedus kg/m (ρ = 1,25 / ),

– tuule baaskiirus Eestis m/s (v = 21 / ).

Turbulentsi intensiivsus arvutatakse valemiga:

=∙

= ,, ∙ ,

,= 0,327 , (2.7)

kus

– turbulentsitegur ( = 1,0),

– pinnavormitegur ( = 1,0),

z – hoone arvutuskõrgus m ( = 6,4 ),

– III maastikutüübi karedusmõõt m (vt. tabel 2.5).

25

Maastikutüübitegur sõltuvalt karedusmõõdust arvutatakse valemiga:

= 0,19 ∙,

,0,19 ∙ ,

,

,= 0,215 , (2.8)

kus

– III maastikutüübi karedusmõõt m (vt. tabel 2.5),

, – II maastikutüübi karedusmõõt m (vt. tabel 2.5).

Karedustegur arvutatakse valemiga:

= ∙ = 0,215 ∙ ,,

= 0,659 , (2.9)

kus

– hoone arvutuskõrgus m ( = 6,4 ),

– III maastikutüübi karedusmõõt m (vt. tabel 2.5).

Ekspositsioonitegur arvutatakse valemiga:

= ∙ ∙ (1 + 7 ∙ ) = 0,659 ∙ 1,0 ∙ (1 + 7 ∙ 0,327) = 1,428 , (2.10)

kus

– pinnavormitegur ( = 1,0),

Tuule kiirusrõhk (kN/m ) arvutatakse valemiga:

= ∙ 1,428 ∙ 0,276 = 0,394 / , (2.11)

kus

– keskmine tuule baaskiirusrõhk kN/m ( =0,276 / ) (valem 2.6).

Tuule kiirusrõhk arvutatakse (lihtsustatud) valemiga (tabel2.5):

= 12,81 ∙ ,,

+ 89,64 ∙ ,,

= 0,394 / (2.12)

Selgub, et mõlema arvutusmeetodiga on kiirusrõhu väärtus täpselt sama.

EVS-EN 1991-1-4+NA:2007 kohaselt võib siserõhu määramisel rõhuteguri määrata kui

ohtlikum suurustest +0,2 ja -0,3.

Sisepindadele mõjuv positiivne siserõhk . määratakse valemiga:

26

. = 0,2 ∙ = 0,2 ∙ 0,394 = 0,079 / (2.13)

Sisepindadele mõjuv negatiivne siserõhk:

. = −0,3 ∙ = −0,3 ∙ 0,394 = −0,118 / (2.14)

2.4.1 Tuulekoormus seintele

Ristkülikpõhiplaaniga vertikaalseinte koormustsoonide mõõtmed valitakse olenevalt

sellest, kumb mõõde osutub väiksemaks: = või 2ℎ (b – mõõde tuule ristsihis ja h –

hoone kõrgus). Koormustsoonide skeem (joonis 2.2) oleneb väärtuste ja suurustest ( -

mõõde tuulesuunaga samas sihis).

Joonis 2.2. Ristkülikulise põhiplaaniga vertikaalseinte koormustsoonid. [4, Joonis 7.5]

Koormustsoonide tuulerõhutegurite väärtused määratakse EVS-EN 1991-1-

4+NA:2007 tabeli 7.1 „Välisrõhutegurid ristkülikulise põhiplaaniga hoonete

vertikaalsetele seintele“ suhte ℎ/ alusel. Vertikaalseinte tuulerõhutegurid on toodud

tabelis 2.6.

Tabel 2.6. Välisrõhutegurid ristkülikpõhiplaaniga hoone seintele. [4, tabel 7.1]

Tsoon A B C D E

ℎ/

5 −1,2 −0,8 −0,5 −0,8 −0,7

27

1 −1,2 −0,8 −0,5 −0,8 −0,5

≤ 0,25 −1,2 −0,8 −0,5 −0,7 −0,3

Välispindadele mõjuv tuulerõhk (kN/m ):

= ∙ (2.15)

Netorõhk , (kN/m ) positiivse siserõhu korral:

, = − , (2.16)

Netorõhk , (kN/m ) negatiivse siserõhu korral:

, = − , (2.17)

1) Tuulekoormus seintele hoone küljelt ( °, °)

Hoone kõrgus = ℎ = 6,4

Koormustsooni mõõde = = 75

Koormustsooni mõõde = 2ℎ = 2 ∙ 6,4 = 12,8

Määravaks saab arvutuslikult väiksem suurus = 2ℎ = 12,8 m. Koormustsoonide skeem

oleneb väärtuste ja suurustest. Antud juhul on = 60 m ( - otsaseina mõõde ehk

mõõde tuulesuunaga samas sihis), järelikult leitakse seinte koormustsoonid < põhjal

(joonis 2.2).

Suhe ℎ/ = 6,4/60 = 0,107

Kuna suhe ℎ/ ≤ 0,25, võetakse välirõhutegurid tabeli 2.6 viimasest reast.

Välispindadele mõjuv tuulerõhk (kN/m ) erinevatele tsoonidele arvutatakse valemiga

(2.15):

- Tsoon A: , , °, ° = 0,394 ∙ (−1,2) = −0,472 /

- Tsoon B: , , °, ° = 0,394 ∙ (−0,8) = −0,315 /

- Tsoon C: , , °, ° = 0,394 ∙ (−0,5) = −0,197 /

- Tsoon D: , , °, ° = 0,394 ∙ 0,7 = 0,276 /

- Tsoon E: , , °, ° = 0,394 ∙ (−0,3) = −0,118 /

28

Netorõhk , positiivse siserõhu korral erinevatele tsoonidele (joonis 2.3) arvutatakse

valemiga (2.16):

- Tsoon A: , , , °, ° = −0,472 − 0,079 = −0,551 /

- Tsoon B: , , , °, ° = −0,315 − 0,079 = −0,394 /

- Tsoon C: , , , °, ° = −0,197 − 0,079 = −0,276 /

- Tsoon D: , , , °, ° = 0,276 − 0,079 = 0,197 /

- Tsoon E: , , , °, ° = −0,118 − 0,079 = −0,197 /

Joonis 2.3. Tuulekoormus seintele hoone küljelt, positiivse siserõhu korral.

Netorõhk , negatiivse siserõhu korral erinevatele tsoonidele (joonis 2.4)

arvutatakse valemiga (2.17):

- Tsoon A: , , , °, ° = −0,472 − (−0,118) = −0,354 /

- Tsoon B: , , , °, ° = −0,315 − (−0,118) = −0,197 /

- Tsoon C: , , , °, ° = −0,197 − (−0,118) = −0,079 /

- Tsoon D: , , , °, ° = 0,276 − (−0,118) = 0,394 /

- Tsoon E: , , , °, ° = −0,118 − (−0,118) = 0 /

29

Joonis 2.4. Tuulekoormus seintele hoone küljelt, negatiivse siserõhu korral.

2) Tuulekoormus seintele hoone otsast ( °)

Hoone kõrgus = ℎ = 6,4



Määravaks saab arvutuslikult väiksem suurus = 2ℎ = 12,8 m. Koormustsoonide skeem

oleneb väärtuste ja suurustest. Antud juhul on = 75 m ( - külgseina mõõde ehk

mõõde tuulesuunaga samas sihis), järelikult leitakse seinte koormustsoonid < põhjal

(joonis 2.2).

Suhe ℎ/ = 6,4/= 0,085

Kuna suhe ℎ/ ≤ 0,25, võetakse välirõhutegurid tabeli 2.6 viimasest reast.

Välispindadele mõjuv tuulerõhk erinevatele tsoonidele arvutatakse valemiga (2.15):

- Tsoon A: , , ° = 0,394 ∙ (−1,2) = −0,472 /

- Tsoon B: , , ° = 0,394 ∙ (−0,8) = −0,315 /

- Tsoon C: , , ° = 0,394 ∙ (−0,5) = −0,197 /

- Tsoon D: , , ° = 0,394 ∙ 0,7 = 0,276 /

- Tsoon E: , , ° = 0,394 ∙ (−0,3) = −0,118 /


valemiga (2.16):

- Tsoon A: , , , ° = −0,472 − 0,079 = −0,551 /

30

- Tsoon B: , , , ° = −0,315 − 0,079 = −0,394 /

- Tsoon C: , , , ° = −0,197 − 0,079 = −0,276 /

- Tsoon D: , , , ° = 0,276 − 0,079 = 0,197 /

- Tsoon E: , , , ° = −0,118 − 0,079 = −0,197 /


Netorõhk , negatiivse siserõhu korral erinevatele tsoonidele (joonis 2.6) arvutatakse

valemiga (2.17):

- Tsoon A: , , , ° = −0,472 − (−0,118) = −0,354 /

- Tsoon B: , , , ° = −0,315 − (−0,118) = −0,197 /

- Tsoon C: , , , ° = −0,197 − (−0,118) = −0,079 /

- Tsoon D: , , , ° = 0,276 − (−0,118) = 0,394 /

- Tsoon E: , , , ° = −0,118 − (−0,118) = 0 /


31

2.4.2 Tuulekoormus katusele

Käesoleva hoone puhul on tegemist parapetiga lamekatusega.

Lamekatuse koormustsoonide mõõtmed valitakse olenevalt sellest, kumb mõõde osutub

väiksemaks: = või 2ℎ (b – mõõde tuule ristsihis ja h – hoone kõrgus).

Joonis 2.7. Lamekatuse arvutuskõrgused ja koormustsoonid. [4, Joonis 7.6]

Koormustsoonide tuulerõhutegurite väärtused määratakse EVS-EN 1991-1-

4+NA:2007 tabeli 7.2 „Välisrõhutegurid lamekatustele“ suhte ℎ /ℎ (ℎ – parapeti kõrgus

ja ℎ - hoone kõrgus parapetita) alusel. Lamekatuste tuulerõhutegurid on toodud tabelis 2.7.

Tabel 2.7. Lamekatuste välisrõhutegurid. [4, tabel 7.2]

Katusetüüp

Tsoon

F G H I

Parapettidega

räästad

ℎ /ℎ = 0,025 -1,6 -1,1 -0,7 ±0,2

ℎ /ℎ = 0,05 -1,4 -0,9 -0,7 ±0,2

ℎ /ℎ = 0,10 -1,2 -0,8 -0,7 ±0,2

32

1) Tuulekoormus katusele. Tuul hoone küljelt ( °, °)

Hoone kõrgus parapetita ℎ = 5,4

Parapeti kõrgus ℎ = 1



Määravaks saab arvutuslikult väiksem suurus = 2ℎ = 12,8 .

Suhe ℎ /ℎ = 1,0/5,3 = 0,107

Kuna suhe ℎ /ℎ > 0,10, võetakse välirõhutegurid tabeli 2.7 viimasest reast.


- Tsoon F: , , °, ° = 0,394 ∙ (−1,2) = −0,472 /

- Tsoon G: , , °, ° = 0,394 ∙ (−0,8) = −0,315 /

- Tsoon H: , , °, ° = 0,394 ∙ (−0,7) = −0,276 /

- Tsoon I : , , °, ° = 0,394 ∙ 0,2 = 0,079 /

- Tsoon I : , , °, ° = 0,394 ∙ (−0,2) = −0,079 /


valemiga (2.16):

- Tsoon F: , , , °, ° = −0,472 − 0,079 = −0,551 /

- Tsoon G: , , , °, ° = −0,315 − 0,079 = −0,394 /

- Tsoon H: , , , °, ° = −0,276 − 0,079 = −0,354 /

- Tsoon I : , , , °, ° = 0,079 − 0,079 = 0 /

- Tsoon I : , , , °, ° = −0,079 − 0,079 = −0,157 /

33

Joonis 2.8. Tuulekoormus katusele, positiivse siserõhu korral (tuul hoone küljelt).


valemiga (2.17):

- Tsoon F: , , , °, ° = −0,472 − (−0,118) = −0,354 /

- Tsoon G: , , , °, ° = −0,315 − (−0,118) = −0,197 /

- Tsoon H: , , , °, ° = −0,276 − (−0,118) = −0,157 /

- Tsoon I : , , , °, ° = 0,079 − (−0,118) = 0,197 /

- Tsoon I : , , , °, ° = −0,079 − (−0,118) = 0,039 /

Joonis 2.9. Tuulekoormus katusele, negatiivse siserõhu korral (tuul hoone küljelt).

2) Tuulekoormus katusele. Tuul hoone otsast ( °)

Hoone kõrgus parapetita ℎ = 5,4

34

Parapeti kõrgus ℎ = 1



Määravaks saab arvutuslikult väiksem suurus = 2ℎ = 12,8 .

Suhe ℎ /ℎ = 1,0/5,3 = 0,107

Kuna suhe ℎ /ℎ > 0,10, võetakse välirõhutegurid tabeli 2.7 viimasest reast.


- Tsoon F: , , ° = 0,394 ∙ (−1,2) = −0,472 /

- Tsoon G: , , ° = 0,394 ∙ (−0,8) = −0,315 /

- Tsoon H: , , ° = 0,394 ∙ (−0,7) = −0,276 /

- Tsoon I : , , ° = 0,394 ∙ 0,2 = 0,079 /

- Tsoon I : , , ° = 0,394 ∙ (−0,2) = −0,079 /

Netorõhk , positiivse siserõhu korral erinevatele tsoonidele (joonis 2.10)


- Tsoon F: , , , ° = −0,472 − 0,079 = −0,551 /

- Tsoon G: , , , ° = −0,315 − 0,079 = −0,394 /

- Tsoon H: , , , ° = −0,276 − 0,079 = −0,354 /

- Tsoon I : , , , ° = 0,079 − 0,079 = 0 /

- Tsoon I : , , , ° = −0,079 − 0,079 = −0,157 /

Joonis 2.10. Tuulekoormus katusele, positiivse siserõhu korral (tuul hoone otsast).

35

Netorõhk , positiivse siserõhu korral erinevatele tsoonidele (joonis 2.11)


- Tsoon F: , , , ° = −0,472 − (−0,118) = −0,354 /

- Tsoon G: , , , ° = −0,315 − (−0,118) = −0,197 /

- Tsoon H: , , , ° = −0,276 − (−0,118) = −0,157 /

- Tsoon I : , , , ° = 0,079 − (−0,118) = 0,197 /

- Tsoon I : , , , ° = −0,079 − (−0,118) = 0,039 /

Joonis 2.11. Tuulekoormus katusele, negatiivse siserõhu korral (tuul hoone otsast).

2.5 Muud koormused

Hoone katusele on arvestatakse päikesepaneelide ja nende fikseerimiseks vajaliku ballasti

kaaluga. Lähteandmetena võetakse GreenTriplex PM245P00 paneelide kaal – 18,5 kg. [1]

Paneelide tugiraamistiku lähteandmed võetakse TRIC F box andmete järgi. Ballasti

kaaluks arvestatakse katusele 40 kg/m . [18]

36

Joonis 2.12. Väljavõte tugiraamide manuaalist (lisakoormuste kohta). [18] Tagavara kasuks arvestatakse päikesepaneelide kaaluks koos kinnitite ja lisaraskusega

0,6 kN/m .

2.6 Koormuskombinatsioonid Koormuskombinatsioonid kande- ja kasutuspiirseisundis koostatakse vastavalt jaotises 2.1

toodud valemitele (2.1), (2.2) ja (2.3). Osavaru- ja kombinatsioonitegurite väärtused

võetakse tabelitest 2.1 ja 2.2 . Kasutades eelnevalt leitud koormuste väärtusi, sisestatakse

kombinatsioonid arvutusprogrammi ARSAP 2017. Programmiga arvutatakse elementide

sisejõud ning leitakse ohtlikemad koormuskombinatsioonid, mille tulemusi kasutatakse

talade, postide ja vundamentide dimensioneerimisarvutustes.

2.6.1 Kandepiirseisundi (ULS) koormuskombinatsioonid:

1. ULS: . ∙ (omakaal + päikesepaneelid) + ∙ (lumi + ( ) ∙ tuul õ )

2. ULS: . ∙ (omakaal + päikesepaneelid) + ∙ (tuul + ( ) ∙ lumi)

3. ULS:

. ∙ (omakaal + päikesepaneelid) + ∙ [lumi + ( ) ∙ tuul +

tuul ü , . õ ]

37

4. ULS:


tuul ü , . õ ]

5. ULS:


tuul , . õ ]

6. ULS:


tuul , . õ ]

7. ULS:

. ∙ (omakaal + päikesepaneelid) + ∙ (tuul + tuul ü , . õ +

( ) ∙ lumi)

8. ULS:

. ∙ (omakaal + päikesepaneelid) + ∙ (tuul + tuul ü , . õ +

( ) ∙ lumi)

9. ULS:

. ∙ (omakaal + päikesepaneelid) + ∙ (tuul + tuul , . õ +

( ) ∙ lumi)

10. ULS:

. ∙ (omakaal + päikesepaneelid) + ∙ (tuul + tuul , . õ

+ ( ) ∙ lumi)

11. ULS: . ∙ omakaal + ∙ (tuul ü . . õ + tuul ü . õ )

12. ULS: . ∙ omakaal + ∙ (tuul . . õ + tuul . õ )

13. ULS: . ∙ (omakaal + päikesepaneelid) + . ∙ lumi

14. ULS: . ∙ omakaal + . ∙ (tuul ü . . õ + tuul õ )

2.6.2 Kasutuspiirseisundi (SLS) koormuskombinatsioonid:

1. SLS: ∙ (omakaal + päikesepaneelid) + ∙ (lumi + ( ) ∙ tuul )

2. SLS: ∙ (omakaal + päikesepaneelid) + ∙ (tuul + ( ) ∙ lumi)

38

3. SLS: ∙ (omakaal + päikesepaneelid) + ∙ [lumi + ( ) ∙ (tuul +

tuul . . õ )]


tuul . . õ )]


tuul ü . . õ )]


tuul ü . . õ )]

39

3. KATUSEKANDJATE DIMESIONEERIMINE

3.1 Üldosa

Lähtudes tellija soovist projekteeritakse katusekandjateks liimpuidust talad. Katusele

tulevad koormused kantakse kandeprofiilplekiga liimpuidust abitaladele, mis omakorda

toetuvad liimpuidust peataladele. Talad on postidele toetatud ja sõlm on arvestatud selline,

et vältida kõrge tala ristpöördumist toel. Peatalad on ristkülikulise kujuga ning abitalad

kahekaldelised talad. Abitalad projekteeritakse kahekaldelisteks seetõttu, et anda katusele

sadevee äravooluks põhikalded ette. Lokaalsed kalded tehakse kaldus vahtpolüstüreen

plaatidega.

Katusekandjatele teostatakse erinevad kontrollarvutused, tuginedes standardile EVS-EN

1995-1-1:2007, Ehituskonstuktori käsiraamatule ning raamatule „Puit- ja puidupõhised

konstruktsioonid“.

3.2 Abitala dimensioneerimine

Abitalade dimensioneerimistulemuseks saadi liimpuidust kahepoolse kaldega ja

horisontaalse alumise vööga tala, tugevusklassiga GL28h ning ristlõikega 200x800...1000

(kõrgus otstes – 800mm , harjatsooni kõrgus - 1000mm). Abitala silveava on 15m ja samm

5m. Dimensioneerimisel sai määravaks kiivekandevõime kontroll tulekahjuolukorras.

3.2.1 Kaldpinna äärmiste kiudude paindepingete kontroll

Kaldpinnal ( ≤ 10°) peab olema rahuldatud tingimus [7, lk 53, valem 6.38]:

.∝. ≤ .∝ ∙ . . , (3.1)

kus

.∝. – arvutuslik paindepinge kiudude suhtes nurga all N/mm ,

.∝ - tala kuju arvestav tegur,

. . - arvutuslik paindetugevus N/mm .

40

1) Arvutuslikud tugevused

Arvutuslik paindetugevus . . arvutatakse valemiga:

. . = ∙ . = 0,9 ∙,

= 20,16 / ; (3.2)

Arvutuslik tõmbetugevus ristikiudu . . arvutatakse valemiga:

. . = ∙ . . = 0,9 ∙ ,,

= 0,36 / ; (3.3)

Arvutuslik survetugevus ristikiudu . . arvutatakse valemiga:

. . = ∙ . . = 0,9 ∙ ,,

= 1,8 / , (3.4)

Arvutuslik nihketugevus ristikiudu . arvutatakse valemiga:

. = ∙ . = 0,9 ∙ ,,

= 2,52 / , (3.5)

kus

. . – GL28h liimpuidu paindetugevus N/mm ( . = 28 / ),

. . – GL28h liimpuidu tõmbetugevus N/mm ( . . = 0,5 / ),

. . - GL28h liimpuidu survetugevus N/mm ( . . = 2,5 / ),

. - GL28h liimpuidu nihketugevus N/mm ( . = 3,5 / ),

- materjali osavarutegur (liimpuit: = 1,25) [12, lk 431, tabel L4.2],

– koormuse kestuse ja niiskuse mõju arvestav modifikatsioonitegur (liimpuit:

kasutusklass 1, kestusklass lühiajaline - = 0,9) [12, lk 429, tabel L2.1].

2) Arvutuslik paindepinge

Arvutuslik paindepinge . . arvutatakse valemiga:

. . = ∙∙

= ∙ , ∙∙

= 15,32 / , (3.6)

kus

– paindemomendi arvutuslik väärtus kN ∙ m (3. ULS), mis leitakse programmist

ARSAP ( = 510,76 ∙ ) (lisa B, joonis B.2),

– tala laius ( = 200 ),

ℎ - tala kõrgus harjatsoonis (ℎ = 1000 ).

41

3) Tala kuju arvestavad tegurid

Tala kuju arvestav tegur . . , mis arvutatakse elemendi kaldpinna suunaliste

tõmbepingete korral:

. . =( . .

, ∙ .∙ ) ( . .

. .∙ )

=( ,

, ∙ , ∙ , °) ( ,, ∙ , °)

= 0,935 ;

(3.7)


survepingete korral:

. . =( . .

, ∙ .∙ ) ( . .

. .∙ )

=( ,

, ∙ , ∙ , °) ( ,, ∙ , °)

= 0,983 ,

(3.8)

kus

– tala kaldpinna nurk ( = 1,53°).

KALDPINNA ÄÄRMISTE KIUDUDE PAINDEPINGETE KONTROLL:

Kontroll teostatakse arvestades tingimust (3.1), mõlema kujuteguri . . ja . .

(tõmbepingete, survepingete) korral:

.∝. ≤ .∝. ∙ . . → 15,323 ≤ 0,935 ∙ 20,16 → 15,32 / ≤

18,85 / OK!

.∝. ≤ .∝. ∙ . . → 15,323 ≤ 0,983 ∙ 20,16 → 15,3 / ≤

19,82 / OK!

3.2.2 Harjatsooni paindepingete kontroll

Kahepoolse kaldega taladel kontrollitakse harjatsoonis paindepingeid, sõltumata sellest,

kas need on kumerad või harjakõverusega. Harjatsoonis peavad paindepinged rahuldama

tingimust [7, lk 54, valem 6.41]:

. . ≤ ∙ . . , (3.9)

42

kus

. . – paindepinged harjatsoonis N/mm ,

– tegur, mis võtab arvesse tugevuse vähenemist lamellide painutamisest valmistamisel

( = 1,0 kahekaldelistel taladel) [12, lk 215],

. . – arvutuslik paindetugevus N/mm ( . . = 20,16 / ) (valem 3.2).

1) Tegurid - ja

= 1 + 1,4 ∙ + 5,4 ∙ = 1 + 1,4 ∙ 1,53° + 5,4 ∙ 1,53° = 1,041 ;

(3.10)

= 0,35 − 8 ∙ = 0,35 − 8 ∙ 1,53° = 0,136 ; (3.11)

= 0,6 + 8,3 ∙ − 7,8 ∙ = 0,6 + 8,3 ∙ 1,53° − 7,8 ∙ 1,53° =

0,816 ; (3.12)

= 6 ∙ = 6 ∙ 1,53° = 0,004 ; (3.13)

= + ∙ + ∙ + ∙ 1,041 + 0,136 ∙ +

0,816 + 0,004 ∙ = 1,041 , (3.14)

kus

– harjatsooni kaldenurk ( = 1,53°),

ℎ – tala kõrgus harjatsoonis mm (ℎ = 1000 ),

– sisemist raadiust ja harja kõrgust arvestav tegur ( = ∞) [2, lk B8/5, Figure 6].

2) Arvutuslik paindepinge harjatsoonis

Arvutuslik paindepinge harjatsoonis . . arvutatakse valemiga:

. . = ∙ ∙∙

= 1,041 ∙ ∙ , ∙∙

= 15,96 / , (3.15)

kus

– paindemomendi arvutuslik väärtus harjatsoonis kN ∙ m (3. ULS), mis leitakse

programmist ARSAP ( = 510,76 ∙ ) (lisa B, joonis B.2).

43

HARJATSOONI PAINDEPINGETE KONTROLL:

Harjatsooni paindepinge kontroll teostatakse arvestades tingimust (3.9):

. . ≤ . . → 15,96 / ≤ 20,32 / OK!

3.2.3 Harjatsooni tõmbepingete kontroll

Talade harjatsoonis tekivad ristikiudu tõmbepinged ja suurim mõjuv tõmbepinge peab

rahuldama tingimust [7, lk 55, valem 6.50]:

. . ≤ ∙ ∙ . . , (3.16)

kus

. . – paindemomendi põhjustatud suurim ristikiudu mõjuv tõmbepinge N/mm ,

– harjatsoonis pingejaotuse mõju arvestav tegur ( = 1,4 – kahekaldelistel taladel)

[7, lk 55, valem 6.52],

– mahutegur,

. . – arvutuslik tõmbetugevus ristikiudu N/mm .

1) Arvutuslikud tõmbetugevus

Arvutuslik tõmbetugevus ristikiudu . . arvutatakse valemiga:

. . = ∙ . . = 0,9 ∙ ,,

= 0,36 / , (3.17)

kus

. . - GL28h liimpuidu tõmbetugevus ristikiudu N/mm ( . . = 0,5 / ),

- materjali osavarutegur (liimpuit: = 1,25) [12, lk 431, tabel L4.2],

– koormuse kestuse ja niiskuse mõju arvestav modifikatsioonitegur (liimpuit:

kasutusklass 1, kestusklass lühiajaline - = 0,9) [12, lk 429, tabel L2.1].

2) Harjatsooni maht

Pingestatud harjatsooni maht arvutatakse valemiga:

= ∙ ℎ ∙ 1 − = 200 ∙ 1000 ∙ 1 − , ° = (1,987 ∙ 10 ) =

0,199 , (3.18)

kus

– tala laius mm ( = 200 ),

44

ℎ – harjatsooni kõrgus mm (ℎ = 1000 ),

– harjatsooni kaldenurk ( = 1,53°).

Mahutegur arvutatakse valemiga:

=,

= ,,

,= 0,55 , (3.19)

kus

– viitemaht ( = 0,01 ) [2, lk 526]

3) Tegurid - ja

= 0,2 ∙ = 0,2 ∙ 1,53° = 0,005 ; (3.20)

= 0,25 − 1,5 ∙ + 2,6 ∙ = 0,25 − 1,5 ∙ 1,53° + 2,6 ∙ 1,53° =

0,212 ; (3.21)

= 2,1 ∙ − 4 ∙ = 2,1 ∙ 1,53° − 4 ∙ 1,53° = 0,053 ; (3.22)

= + ∙ + ∙ = 0,005 + 0,212 ∙ + 0,053 ∙ = 0,005,

kus (3.23)


ℎ – tala kõrgus harjatsoonis mm (ℎ = 1000 ),


4) Arvutuslikud tõmbepinge harjatsoonis

Paindemomendi põhjustatud suurim ristikiudu mõjuv tõmbepinge harjatsoonis . .

arvutatakse valemiga:

. . = ∙ ∙∙

= 0,005 ∙ ∙ , ∙∙

= 0,082 / , (3.24)

kus

– paindemomendi arvutuslik väärtus harjatsoonis kN ∙ m (3. ULS), mis leitakse

programmist ARSAP ( = 510,76 ∙ ) (lisa B, joonis B.2).

HARJATSOONI TÕMBEPINGETE KONTROLL:

45

Harjatsooni tõmbepinge kontroll teostatakse arvestades tingimust (3.16):

. . ≤ ∙ ∙ . . → 0,082 ≤ 1,4 ∙ 0,55 ∙ 0,36 → 0,082 / ≤

0,277 / OK!

3.2.4 Tõmbe kontroll ristikiudu koos nihkega

Tõmbel ristikiudu koos nihkega peab olema täidetud tingimus [7, lk 56, valem 6.53]:

.+ . .

∙ ∙ . .≤ 1 , (3.25)

kus

– arvutuslik nihkepinge N/mm

. – arvutuslik nihketugevus N/mm ( . = 2,52 / ) (valem 3.5),

. . – arvutuslik tõmbepinge ristikiudu N/mm ( . . = 0,082 / ) (valem 3.24),

– harjatsoonis pingejaotuse mõju arvestav tegur ( = 1,4 – kahekaldelistel taladel),

– mahutegur ( =0,55) (valem 3.19),

. . – arvutuslik tõmbetugevus ristikiudu N/mm ( . . = 0,36 / ) (valem 3.17),

1) Tala efektiivlaius

Tala efektiivlaius arvutatakse valemiga:

= ∙ = 0,67 ∙ 200 = 134 , (3.26)

kus

– tegur ( = 0,67 – liimpuidu korral) [14, lk 520],

– tala laius ( = 200 ).

2) Arvutuslikud nihkepinge

Arvutuslik nihkepinge arvutatakse valemiga:

= , ∙∙

= , ∙ , ∙∙

= 0,103 / , (3.27)

kus

h – tala kõrgus harjatsoonist 0,5 ∙ ℎ kaugusel mm (ℎ = 987 ),

– arvutuslik maksimaalne põikjõud tala harjatsoonist 0,5 ∙ ℎ kaugusel kN (5. ULS),

mille väärtus leitakse programmist ARSAP ( = 9,08 ),

46

TÕMBE KONTROLL RISTIKIUDU KOOS NIHKEGA:

Tõmbel ristikiudu koos nihkega peab olema täidetud tingimus (3.25):

.+ . .

∙ ∙ . .≤ 1 → ,

,+ ,

, ∙ , ∙ ,≤ 1 → 0,34 ≤ 1 OK!

3.2.5 Kiivekandevõime kontroll tulekahjuolukorras

Tala surutud poolel on kandeprofiilplekk, mis takistab kiivumist. Tulekahjuolukorras ei saa

kandeprofiilplekiga arvestada, seega tuleb teostada kiivekandevõime kontroll.

Kandekonstruktsioonide tulepüsivusklass on R60. Kiivekandevõime kontroll

tulekahjuolukorras peab rahuldama tingimust [14, lk 522, valem 14.26]: . . .

∙ . . .≤ 1 , (3.28)

kus

. . . – arvutuslik paindepinge jääkristlõikes N/mm ,

– kiivertegur, mis arvestab paindetugevus vähenemist,

. . . – arvutuslik paindetugevus tulekahjuolukorras N/mm .

1) Tinglik söestusmissügavus

Tinglik söestusmissügavus . arvutatakse valemiga:

. = ∙ = 0,7 ∙ 60 = 42 , (3.29)

kus

– tinglik söestusmismäär standardtulekahjus mm/min ( = 0,7 – spoonliimpuit) [14,

lk 538, tabel 14.35],

– tulekahju kestus min ( = 60 ).

2) Efektiivne söestusmisügavus

Efektiivne söestusmissügavus arvutatakse valemiga:

= . + + = 42 + 1 ∗ 7 = 49 , (3.30)

kus

– kaitsmata elementide korral = = = 3, kuid sealjuures on tingimus ≤ 1,

seega võetakse = 1 [14, lk 539, valem 14.70],

47

– suurte ristlõigete tulepüsivuse arvutamisel = 7 .

3) Jääkristlõike mõõtmed

Jääkristlõike mõõtmete määramisel võetakse arvesse, et tuli on talale avatud kahest küljest

ja alt.

Jääkristlõike laius leitakse seosest:

= − 2 ∙ = 200 − 2 ∙ 49 = 102 , (3.31)

kus

– tala laius ( = 200 ).

Jääkristlõike kõrgus harjas ℎ . leitakse seosest:

ℎ . = ℎ − = 1000 − 49 = 951 , (3.32)

kus

ℎ – tala kõrgus harjastsoonis mm (ℎ = 1000 ).

4) Tegurid - ja

= 1 + 1,4 ∙ + 5,4 ∙ = 1 + 1,4 ∙ 1,53° + 5,4 ∙ 1,53° = 1,041 ;

(3.33)

= 0,35 − 8 ∙ = 0,35 − 8 ∙ 1,53° = 0,136 ; (3.34)

= 0,6 + 8,3 ∙ − 7,8 ∙ = 0,6 + 8,3 ∙ 1,53° − 7,8 ∙ 1,53° =

0,816; (3.35)

= 6 ∙ = 6 ∙ 1,53° = 0,004 ; (3.36)

= + ∙ + ∙ + ∙ 1,041 + 0,136 ∙ +

0,816 + 0,004 ∙ = 1,041 , (3.37)

kus



48

5) Arvutuslik paindepinge harjatsoonis

Arvutuslik paindepinge harjatsoonis, tulekahjuolukorras . . . arvutatakse valemiga:

. . . = ∙ ∙ .

∙ .= 1,041 ∙ ∙ , ∙

∙= 15,40 / , (3.38)

kus

. – paindemomendi arvutuslik väärtus harjatsoonis avariikoormuskombinatsioonil

kN ∙ m (13. ULS), mis leitakse programmist ARSAP ( . = 227,35 ∙ ) (lisa B,

joonis B.3).

6) Arvutuslik paindetugevus tulekahjuolukorras

Arvutuslik paindetugevus tulekahjuolukorras . . . arvutatakse valemiga:

. . . = . ∙ ∙ . .

.= 1,0 ∙ 1,15 ∙

,= 32,2 / , (3.39)

kus

. – modifikatsioonitegur (efektiivristlõike meetodi korral . = 1,0),

– tulepüsivustegur ( = 1,15 – liimpuit),


. – materjali osavarutegur tules (Eestis . = 1,0)[12, lk 403].

7) Tala arvutuspikkus

Kuna koormus mõjub tala surutud servale, siis tuleb arvutuspikkust suurendada 2ℎ

võtta. Tala arvutuspikkus leitakse seosest:

= ∙ + 2 ∙ ℎ . = 0,9 ∙ 15 + 2 ∙ 0,951 = 15,4 , (3.40)

kus

– arvutuspikkuse ja sildeava suhe lihttalal ühtlaselt jaotatud koormuse korral ( = 0,9)

(12, lk 96, tabel 5.1),

– abitala pikkus ( = 15000 = 15 ),

ℎ . – tala jääkristlõike kõrgus harjas (ℎ = 951 = 0,951 ) (valem 3.32).

8) Kriitiline paindepinge

Kriitiline paindepinge arvutatakse valemiga:

. =, ∙

. ∙∙ . . = , ∙

∙∙ 10500 = 5,817 / , (3.41)

kus

49

– jääkristlõike laius mm ( = 102 ) (valem 3.31),

– tala arvutuspikkus m ( = 15,4 = 15402 ) (valem 3.37),

. . – GL28h liimpuidu elastsusmoodul N/mm ( . . = 10500 / ).

9) Suhteline saledus paindel

Suhteline saledus paindel arvutatakse valemiga:

. = . .

.=

,= 2,194 (3.42)

kus

. . – GL28h liimpuidu paindetugevus N/mm ( . = 28 / ).

10) Kiivetegur

Kui 1,4 < . , siis kiivertegur arvutatakse valemiga [14, lk 522, tabel 14.22]:

=.

=,

= 0,208 (3.43)

KIIVEKANDEVÕIME KONTROLL TULEKAHJUOLUKORRAS:

Kiivekandevõime kontroll tulekahjuolukorras teostatakse arvestades tingimust (3.36): . . .

∙ . . .≤ 1 → ,

, ∙ ,≤ 1 → 2,302 ≤ 1 Tingimus pole täidetud!

Kuna tala kiivekandevõime tulekahjuolukorras pole tagatud, lisatakse iga 5m tagant

lisasidemed tala ülemisse pinda. Seega arvestatakse tala pikkuseks = 5 .

11) Tala arvutuspikkus (valem 3.40)

. = 0,9 ∙ 5 + 2 ∙ 0,951 = 6,4 (3.44)

12) Kriitiline paindepinge (valem 3.41)

. =, ∙

. ∙∙ . . = , ∙

∙∙ 10500 = 13,995 / (3.45)

13) Suhteline saledus paindel (valem 3.42)

. =.

=,

= 1,414 (3.46)

50

14) Kiivetegur (valem 4.43)

1,4 < . , siis =.

=,

= 0,50 (3.47)


Talade ülemisse pinda lisati iga 5m tagant lisasidemed.


∙ . . .≤ 1 → ,

, ∙ ,≤ 1 → 0,957 ≤ 1 OK!

3.2.6 Kaldpinna äärmiste kiudude paindepingete kontroll tulekahjuolukorras

Kaldpinnal ( ≤ 10°) peab tulekahjuolukorras olema rahuldatud tingimus [7, lk 53, valem

6.38]:

.∝. . ≤ ∙ .∝ ∙ . . . , (3.48)

kus

.∝. . – arvutuslik paindepinge kiudude suhtes nurga all tulekahjuolukorras N/mm ,

– kiivetegur ( = 0,50) (valem 3.47)

.∝ – tala kuju arvestav tegur,

. . . – arvutuslik paindetugevus tulekahjuolukorras N/mm ( . . . = 32,2 / )

(valem 3.39).

1) Arvutuslikud tugevused tulekahjuolukorras

Arvutuslik tõmbetugevus ristikiudu tulekahjuolukorras . . . arvutatakse valemiga:

. . . = . ∙ ∙ . .

.= 1,0 ∙ 1,15 ∙ ,

,= 0,575 / ; (3.49)

Arvutuslik survetugevus ristikiudu tulekahjuolukorras . . . arvutatakse valemiga:

. . . = . ∙ ∙ . .

.= 1,0 ∙ 1,15 ∙ ,

,= 2,875 / ; (3.50)

Arvutuslik nihketugevus ristikiudu tulekahjuolukorras . . arvutatakse valemiga:

. . = . ∙ ∙ .

.= 1,0 ∙ 1,15 ∙ ,

,= 4,025 / , (3.51)

51

kus


. . – GL28h liimpuidu tõmbetugevus N/mm ( . . = 0,5 / ),

. . - GL28h liimpuidu survetugevus N/mm ( . . = 2,5 / ),

. - GL28h liimpuidu nihketugevus N/mm ( . = 3,5 / ),

. – modifikatsioonitegur (efektiivristlõike meetodi korral . = 1,0),

– tulepüsivustegur ( = 1,15 – liimpuit),

. – materjali osavarutegur tules (Eestis . = 1,0) [12, lk 403].


Arvutuslik paindepinge tulekahjuolukorras . . . arvutatakse valemiga:

. . . = ∙ .

∙ .= ∙ , ∙

∙= 14,787 / , (3.52)

kus

. – paindemomendi arvutuslik väärtus avariikoormuskombinatsioonil kN ∙ m (13.

ULS), mis leitakse programmist ARSAP ( . = 227,35 ∙ ) (lisa B, joonis B.3),

– tala jääristlõike laius ( = 102 ) (valem 3.31),

ℎ . – tala jääristlõike kõrgus harjatsoonis (ℎ = 951 ) (valem 3.32).

3) Tala kuju arvestavad tegurid


tõmbepingete korral:

. . =( . . .

, ∙ . .∙ ) ( . . .

. . .∙ )

=( ,

, ∙ , ∙ , °) ( ,, ∙ , °)

=

0,961 ; (3.53)


survepingete korral:

. . =( . . .

, ∙ . .∙ ) ( . . .

. . .∙ )

=( ,

, ∙ , ∙ , °) ( ,, ∙ , °)

= 0,99,

(3.54)

kus

52


(valem 3.39),

– tala kaldpinna nurk ( = 1,53°).

KALDPINNA ÄÄRMISTE KIUDUDE PAINDEPINGETE KONTROLL:

Kontroll teostatakse arvestades tingimust (3.48), mõlema kujuteguri . . ja . .

(tõmbepingete, survepingete) korral:

.∝. . ≤ ∙ .∝. ∙ . . . → 14,787 ≤ 0,50 ∙ 0,961 ∙ 32,2 →

14,787 / ≤ 15,47 / OK!

.∝. . ≤ ∙ .∝. ∙ . . . → 14,787 ≤ 0,50 ∙ 0,99 ∙ 32,2 → 14,787 /

≤ 15,93 / OK!

3.2.7 Harjatsooni tõmbepingete kontroll tulekahjuolukorras

Talade harjatsoonis tekivad ristikiudu tõmbepinged ja suurim mõjuv tõmbepinge peab

rahuldama tingimust [7, lk 55, valem 6.50]:

. . . ≤ ∙ ∙ . . . , (3.55)

kus

. . . – paindemomendi põhjustatud suurim ristikiudu mõjuv tõmbepinge

tulekahjuolukorras N/mm ,

– harjatsoonis pingejaotuse mõju arvestav tegur ( = 1,4 – kahekaldelistel taladel)

[7, lk 55, valem 6.52],

– mahutegur,

. . . – arvutuslik tõmbetugevus ristikiudu tulekahjuolukorras N/mm ( . . =

0,575 / ) (valem 3.49).

1) Harjatsooni maht

Pingestatud harjatsooni maht tulekahjuolukorras arvutatakse valemiga:

= ∙ ℎ . ∙ 1 − = 102 ∙ 951 ∙ 1 − , ° = (9,163 ∙ 10 ) =

0,092 , (3.56)

kus

53


ℎ . – jääkristlõike kõrgus harjas mm (ℎ . = 951 ) (valem 3.32),

– harjatsooni kaldenurk ( = 1,53°).

Mahutegur arvutatakse valemiga:

=,

= ,,

,= 0,642 , (3.57)

kus

– viitemaht ( = 0,01 ) [14, lk 526]

5) Tegurid - ja

= 0,2 ∙ = 0,2 ∙ 1,53° = 0,005 ; (3.58)

= 0,25 − 1,5 ∙ + 2,6 ∙ = 0,25 − 1,5 ∙ 1,53° + 2,6 ∙ 1,53° =

0,212 ; (3.59)

= 2,1 ∙ − 4 ∙ = 2,1 ∙ 1,53° − 4 ∙ 1,53° = 0,053 ; (3.60)

= + ∙ . + ∙ . = 0,005 + 0,212 ∙ + 0,053 ∙ =

0,005, (3.61)

kus



6) Arvutuslikud tõmbepinge harjatsoonis

Paindemomendi põhjustatud suurim ristikiudu mõjuv tõmbepinge harjatsoonis,

tulekahjuolukorras . . . arvutatakse valemiga:

. . . = ∙ ∙ .

∙ .= 0,005 ∙ ∙ , ∙

∙= 0,079 / , (3.62)

kus

. – paindemomendi arvutuslik väärtus avariikoormuskombinatsioonil kN ∙ m (13.

ULS), mis leitakse programmist ARSAP ( . = 227,35 ∙ ).

54

HARJATSOONI TÕMBEPINGETE KONTROLL:

Harjatsooni tõmbepinge kontroll teostatakse arvestades tingimust (3.55):

. . ≤ ∙ ∙ . . → 0,079 ≤ 1,4 ∙ 0,55 ∙ 0,36 → 0,079 / ≤

0,324 / OK!

3.2.8 Läbipainde kontroll

Vastavalt standardi EVS-EN 1995-1-1:2007 rahvuslikule lisale ei määrata teisejärgulistele

kanduritele hetkelise läbipainde piirväärtust [7, lk 137, tabel NA 7.2].

Läbipainde tagamiseks peab olema täidetud tingimus:

≤ . , (3.63)

kus

– lõplik läbipaine mm,

. – lubatud lõplik läbipaine mm.

1) Lubatud lõplik läbipaine abitaladel

Vastavalt standardi EVS-EN 1995-1-1:2007 rahvuslikule lisale on soovitatav lubatud

läbipaine teisejärgulistel kanduritel . = /150 [7, lk 137, tabel NA 7.2].

. = = = 100 , (3.64)

kus

– tala pikkus mm ( = 15000 ).

2) Ristlõike inertsimoment

Ristlõike inertsimoment arvutatakse valemiga:

= ∙ = ∙ = 1,667 ∙ 10 (3.65)

kus

– tala laius m ( = 200 ),

ℎ – tala kõrgus harjatsoonis m (ℎ = 1000 ).

3) Hetkelised läbipained

55

Alaliselt koormusest põhjustatud hetkeline läbipaine . arvutatakse valemiga:

. = ∙ ∙ ∙∙ . . ∙

= ∙ , ∙ ∙ ∙∙ ∙ , ∙

= 21,502 , (3.66)

kus

– normatiivne omakaalukoormus kN/m ( = 1,37 / ),

– tala pikkus ( = 15000 = 15 ),

– tala samm mm ( = 5000 ),


Ajutisest domineerivast (lume)koormusest põhjustatud hetkeline läbipaine . .


. . = ∙ ∙ ∙∙ . . ∙

= ∙ , ∙ ∙ ∙∙ ∙ , ∙

= 18,834 , (3.67)

kus

– normatiivne domineeriv muutuvkoormus (lumi) kN/m ( = 1,2 / ).

Ajutisest mittedomineerivast (tuule)koormusest põhjustatud hetkeline läbipaine . .


. . = ∙ ∙ ∙∙ . . ∙

= ∙ , ∙ ∙ ∙∙ ∙ , ∙

= 3,139 , (3.68)

kus

– normatiivne mittedomineeriv muutuvkoormus (tuul) kN/m ( = 0,2 / ).

4) Lõplikud läbipainded

Alaliselt koormusest põhjustatud lõplik läbipaine . arvutatakse valemiga:

. = . ∙ 1 + = 21,502 ∙ (1 + 0,60) = 34,403 , (3.69)

kus

– deformatsioonitegur, mis arvestab roomamise ja niiskuse koos mõjust tekkinud

deformatsioone ajas = 0,60 (liimpuidu ning kasutusklass I korral) [7, lk 33, tabel

3.2].

Ajutisest domineerivast (lume)koormusest põhjustatud lõplik läbipaine . . arvutatakse

valemiga:

. . = . . ∙ 1 + ∙ = 18,834 ∙ (1 + 0 ∙ 0,60) = 18,834 ,

56

(3.70)

kus

– muutuva koormuse kombinatsioonitegurite tõenäoline esindussuurus ( = 0) (tabel

2.1).

Ajutisest mittedomineerivast (tuule)koormusest põhjustatud lõplik läbipaine . .


. . = . . ∙ ( ) + ∙ = 3,139 ∙ (0,6 + 0 ∙ 0,60) = 1,883 ,

(3.71)

kus

( ) – muutuva koormuse (tuule) kombinatsioonitegur ( ( ) = 0,6) (tabel 2.1).

Lõplik läbipaine kokku leitakse seosest:

= . + . . + . . = 34,403 + 18,834 + 1,883 = 55,12

(3.72)

LÄBIPAINDE KONTROLL:

Läbipainde kontroll teostatakse arvestades tingimust (3.63):

≤ . → 54,12 ≤ 100 OK!

3.2.9 Nihkekandevõime kontroll

Nihkel peab olema rahuldatud tingimus [7, lk 47, valem 6.13]:

.≤ 1 , (3.73)

kus

– arvutuslik nihkepinge N/mm ,

. – arvutuslik nihketugevus N/mm ( . = 2,52 / ) (valem 3.5).

1) Arvutuslik nihkepinge


= , ∙∙

= , ∙ , ∙∙

= 1,906 / , (3.74)

57

kus

– arvutuslik maksimaalne põikjõud kN (5. ULS), mille väärtus leitakse programmist

ARSAP ( = 136,20 ) (lisa B, joonis B.1),

– tala efektiivlaius mm ( = 134 ) (valem 3.26),

ℎ – tala kõrgus otsatsoonis mm (ℎ = 800 ).

NIHKEKANDEVÕIME KONTROLL:

Nihkekandevõime kontroll teostatakse arvestades tingimust (3.73):

.≤ 1 → ,

,≤ 1 → 0,756 ≤ 1 OK!

3.2.10 Toel muljumise kontroll – toepinna vajalik pikkus

Surve puhul ristikiudu, mida mõistetakse ka muljumisena, peab olema täidetud tingimus

[7, lk 41, valem 6.3]: . .

. ∙ . .≤ 1 , (3.75)

kus

. . – efektiivse kontaktpinna arvutuslik survepinge ristikiudu N/mm ,

. – tegur, mis arvestab koormuse konfiguratsiooni, lõhestumisvõimalust ning

survedeformatsioone ( . = 1,75 – kui kontaktpindade vahekaugus on suurem

kahekordsest tala kõrgusest) [14, lk 514, tabel 14.15],

. . – arvutuslik survetugevus ristikiudu N/mm ( . . = 1,8 / ) (valem 3.4).

1) Efektiivne muljumispindala

Efektiivne muljumispindala arvutatakse valemiga:

= .

. . ∙ .= , ∙

, ∙ ,= (4,324 ∙ 10 ) , (3.76)

kus

. – arvutuslik maksimaalne survejõud kN (3. ULS), mille väärtus leitakse programmist

ARSAP ( . = 136,20 ) (lisa B, joonis B.1).

2) Kontaktpinna arvutuslik survepinge ristikiudu

Efektiivse kontaktpinna arvutuslik survepinge ristikiudu . . arvutatakse valemiga:

58

. . = . = , ∙, ∙

= 3,15 / (3.77)

3) Tingimuse (3.75) kontroll

Antud olukorras leitakse toepinna minimaalne vajalik pikkus ehk tingimus (3.75)

võrdsustatakse ühega.

. .

. ∙ . .= 1 →

3,151,75 ∙ 1,8 = 1 → 1 = 1

TOEPINNA VAJALIK PIKKUS:

Minimaalne toepinna vajalik pikkus arvutatakse valemiga:

= = , ∙ = 216,2 , (3.78)

kus

– tala laius mm ( = 200 ).

3.2 Peatala dimensioneerimine

Peatala dimensioneerimistulemuseks saadi liimpuidust tala, tugevusklassiga GL28h ning

ristlõikega 240x1400. Abitala silveava on 15m ja samm 5m. Dimensioneerimisel sai

määravaks läbipainde kontroll.

3.2.1 Paindekandevõime kontroll

Läbipaine toimub ainult y-telje sihis. Paindekandevõime kontrollil peab olema rahuldatud

tingimus [7, lk 44, valem 6.11]: . .

. .≤ 1, (3.79)

kus

. . – arvutuslik paindepinge y-telje suhtes N/mm ,

. . – arvutuslik paindetugevus y-telje suhtes N/mm ( . . = 20,16 / ) (valem

3.2).

1) Ristlõike vastupanumoment

59

Ristlõike vastupanumoment y-telje suhtes leitakse seosest:

= ∙ = ∙ = 7,84 ∙ 10 , (3.80)

kus


ℎ – tala kõrgus m (ℎ = 1400 ).


Arvutuslik paindepinge . . arvutatakse valemiga:

. . = = , ∙, ∙

= 17,976 / , (3.81)

kus

– paindemomendi maksimaalne arvutuslik väärtus tala keskel kN ∙ m (3. ULS), mis

leitakse programmist ARSAP ( = 1409,28 ∙ ) (lisa B, joonis B.5).

.

PAINDEKANDEVÕIME KONTROLL:

Paindekandevõime kontroll teostatakse arvestades tingimust (3.79):

. .

. .≤ 1 → ,

,≤ 1 → 0,892 ≤ 1 OK!

3.2.2 Paindekandevõime kontroll tulekahjuolukorras

Kandekonstruktsioonide tulepüsivusklass on R60.

Tulekahjuolukorras peab paindekandevõime kontroll rahuldama tingimust [7, lk 44, valem

6.11]: . . .

. . .≤ 1 , (3.82)

kus

. . . – arvutuslik paindepinge jääkristlõikes y-telje suhtes N/mm ,

. . . – arvutuslik paindetugevus tulekahjuolukorras y-telje suhtes N/mm ( . . . =

32,2 / ) (valem 3.39).

1) Jääkristlõike mõõtmed

60

Jääkristlõike mõõtmete määramisel võetakse arvesse, et tuli on talale avatud kahest küljest

ja alt.

Jääkristlõike laius leitakse seosest (3.31):

= − 2 ∙ = 240 − 2 ∙ 49 = 142 , (3.83)

kus

– efektiivne söestusmissügavus mm ( = 49 ) (valem 3.30),

– tala laius ( = 240 ).

Jääkristlõike kõrgus ℎ leitakse seosest (3.32):

ℎ = ℎ − = 1400 − 49 = 1351 , (3.84)

kus

ℎ – tala kõrgus (ℎ = 1400 ).

2) Jääkristlõike vastupanumoment

Jääkristlõike vastupanumoment . y-telje suhtes leitakse seosest (3.81):

. =∙

= ∙ = 4,32 ∙ 10 (3.85)

3) Arvutuslik paindepinge jääkristlõikes

Arvutuslik paindepinge . . . arvutatakse valemiga (3.34):

. . . = .

.= , ∙

, ∙= 14,947 / , (3.86)

kus

. – maksimaalne peatala paindemomendi väärtus avariikoormuskombinatsioonil

kN ∙ m (13. ULS), mis leitakse programmist ARSAP ( . = 645,65 ∙ ) (lisa B,

joonis B.6).

PAINDEKANDEVÕIME KONTROLL TULEKAHJUOLUKORRAS:

Paindekandevõime kontroll tulekahjuolukorras teostatakse arvestades tingimust (3.82): . . .

. . .≤ 1 → ,

,≤ 1 → 0,464 ≤ 1 OK!

61

3.2.3 Kiivekandevõime kontroll tulekahjuolukorras

Kiivekandevõime kontroll tulekahjuolukorras peab rahuldama tingimust (3.28) [14, lk 522,

valem 14.26]: . . .

∙ . . .≤ 1 ,

kus

. . . – arvutuslik paindepinge jääkristlõikes N/mm ( . . . = 14,947 / )

(valem 3.62),

– kiivertegur, mis arvestab paindetugevus vähenemist,


(valem 3.35).

1) Tala arvutuspikkus

Kuna koormus mõjub tala surutud servale, siis tuleb arvutuspikkust suurendada 2ℎ

võtta. Tala arvutuspikkus leitakse seosest (3.40):

= ∙ + 2 ∙ ℎ = 0,9 ∙ 5 + 2 ∙ 1,4 = 7,3 , (3.87)

kus

– arvutuspikkuse ja sildeava suhe lihttalal ühtlaselt jaotatud koormuse korral ( = 0,9)

[12, lk 96, tabel 5.1],

– peatala pikkus ( = 5000 = 5 ),

H – tala kõrgus (ℎ = 1400 = 1,4 ), .

2) Kriitiline paindepinge

Kriitiline paindepinge arvutatakse valemiga (3.41):

. =, ∙

∙∙ . . = , ∙

∙∙ 10500 = 16,745 / , (3.88)

kus


ℎ – jääkristlõike kõrgus mm (ℎ = 1351 ) (valem 3.60),

– tala arvutuspikkus m ( = 7,3 = 7300 ) (valem 3.63),


62

3) Suhteline saledus paindel

Suhteline saledus paindel arvutatakse valemiga (3.42):

. = . .

.=

,= 1,293 , (3.89)

kus

. . – GL28h liimpuidu paindetugevus N/mm ( . = 28 / ).

4) Kiivertegur

Kui 0,75 < . ≤ 1,4, siis kiivertegur arvutatakse valemiga [14, lk 522, tabel

14.22]:

= 1,56 − 0,75 ∙ . = 1,56 − 0,75 ∙ 1,293 = 0,59 (3.90)



∙ . . .≤ 1 → ,

, ∙ ,≤ 1 → 0,787 ≤ 1 OK!

3.2.4 Läbipainde kontroll

Läbipainde tagamiseks peab olema täidetud tingimused:

≤ . , (3.91)

≤ . , (3.92)

kus

– hetkeline läbipaine mm,

. – lubatud hetkeline läbipaine mm,

– lõplik läbipaine mm,

. – lubatud lõplik läbipaine mm.

1) Lubatud lõplik ja hetkeline läbipaine peataladel

Vastavalt standardi EVS-EN 1995-1-1:2007 rahvuslikule lisale on soovitatav lubatud

lõplik läbipaine peakanduritel . = /200 ja lubatud hetkeline läbipaine . =

/400 [7, lk 137, tabel NA 7.2].

. = = = 75 , (3.93)

63

. = = = 37,5 , (3.94)

kus

– tala pikkus mm ( = 15000 ).

2) Ristlõike inertsimoment

Ristlõike inertsimoment arvutatakse valemiga (3.43):

= ∙ = ∙ = 5,448 ∙ 10 , (3.95)

kus


ℎ – tala kõrgus m (ℎ = 1400 ).

3) Hetkelised läbipained

Alaliselt koormusest põhjustatud hetkeline läbipaine . arvutatakse valemiga:

. = ∙ ∙∙ . . ∙

= ∙ ∙ ∙∙ ∙ , ∙

= 16,804 , (3.96)

kus

– omakaalust tulenev koormus kN ( = 97 ),

– tala pikkus ( = 15000 = 15 ),


Ajutisest domineerivast (lume)koormusest põhjustatud hetkeline läbipaine . .


. . = ∙ . ∙∙ . . ∙

= ∙ ∙ ∙∙ ∙ , ∙

= 15,591 , (3.97)

kus

. – domineerivast muutuvkoormusest (lumest) tulenev koormus kN ( . = 90 ).

Ajutisest mittedomineerivast (tuule)koormusest põhjustatud hetkeline läbipaine . .


. . = ∙ . ∙∙ . . ∙

= ∙ ∙ ∙∙ ∙ , ∙

= 2,599 , (3.98)

kus

64

. – mittedomineerivast muutuvkoormusest (tuulest) tulenev koormus kN ( . =

15 ).

4) Lõplikud läbipainded

Alaliselt koormusest põhjustatud lõplik läbipaine . arvutatakse valemiga:

. = . ∙ 1 + = 16,804 ∙ (1 + 0,60) = 26,886 , (3.99)

kus

– deformatsioonitegur, mis arvestab roomamise ja niiskuse koos mõjust tekkinud

deformatsioone ajas = 0,60 (liimpuidu ning kasutusklass I korral) [7, lk 33, tabel

3.2].

Ajutisest domineerivast (lume)koormusest põhjustatud lõplik läbipaine . . arvutatakse

valemiga:

. . = . . ∙ 1 + ∙ = 15,591 ∙ (1 + 0 ∙ 0,60) = 15,591 ,

(3.100)

kus

– muutuva koormuse kombinatsioonitegurite tõenäoline esindussuurus ( = 0) (tabel

2.1).

Ajutisest mittedomineerivast (tuule)koormusest põhjustatud lõplik läbipaine . .


. . = . . ∙ ( ) + ∙ = 2,559 ∙ (0,6 + 0 ∙ 0,60) = 1,559 ,

(3.101)

kus

( ) – muutuva koormuse (tuule) kombinatsioonitegur ( ( ) = 0,6) (tabel 2.1).

Hetkeline läbipaine kokku leitakse seosest:

= . + . . + . . = 16,804 + 15,591 + 2,599 = 34,994

(3.102)

Lõplik läbipaine kokku leitakse seosest:

65

= . + . . + . . = 26,886 + 15,591 + 1,559 = 44,036

(3.103)

LÄBIPAINDE KONTROLL:


≤ . → 34,994 ≤ 37,5 OK!


≤ . → 44,037 ≤ 75 OK!

3.2.5 Nihkekandevõime kontroll

Nihkel peab olema rahuldatud tingimus (3.73) [7, lk 47, valem 6.13]:

.≤ 1 ,

kus

– arvutuslik nihkepinge N/mm ,

. – arvutuslik nihketugevus N/mm ( . = 2,52 / ) (valem 3.5).

1) Peatala efektiivlaius

Peatala efektiivlaius arvutatakse valemiga:

= ∙ = 0,67 ∙ 240 = 160,8 , (3.104)

kus

– tegur ( = 0,67 – liimpuidu korral) [14, lk 520],

– tala laius ( = 240 ).

2) Arvutuslik nihkepinge


= , ∙∙

= , ∙ , ∙, ∙

= 1,899 / , (3.105)

kus

– arvutuslik maksimaalne põikjõud kN (3. ULS), mille väärtus leitakse programmist

ARSAP ( = 285,01 ) (lisa B, joonis B.4),

66

ℎ – tala kõrgus mm (ℎ = 1400 ).

NIHKEKANDEVÕIME KONTROLL:

Nihkekandevõime kontroll teostatakse arvestades tingimust (3.73):

.≤ 1 → ,

,≤ 1 → 0,754 ≤ 1 OK!

3.2.6 Toel muljumise kontroll – toepinna vajalik pikkus

Surve puhul ristikiudu, mida mõistetakse ka muljumisena, peab olema täidetud tingimus

(3.75) [7, lk 41, valem 6.3]: . .

. ∙ . .≤ 1 ,

kus

. . – efektiivse kontaktpinna arvutuslik survepinge ristikiudu N/mm ,

. – tegur, mis arvestab koormuse konfiguratsiooni, lõhestumisvõimalust ning

survedeformatsioone ( . = 1,75 – kui kontaktpindade vahekaugus on suurem

kahekordsest tala kõrgusest) [14, lk 514, tabel 14.15],

. . – arvutuslik survetugevus ristikiudu N/mm ( . . = 1,8 / ) (valem 3.4).

1) Efektiivne muljumispindala

Efektiivne muljumispindala arvutatakse valemiga (3.76):

= .

. . ∙ .= , ∙

, ∙ ,= (1,337 ∙ 10 ) , (3.106)

kus

. – arvutuslik maksimaalne survejõud kN (3. ULS), mille väärtus leitakse programmist

ARSAP ( . = 136,20 + 281,01 = 421,21 ) (lisa B, joonis B.1 ja B.4).

2) Kontaktpinna arvutuslik survepinge ristikiudu

Efektiivse kontaktpinna arvutuslik survepinge ristikiudu . . arvutatakse valemiga

(3.55):

. . = . = , ∙, ∙

= 3,15 / (3.107)

3) Tingimuse (3.52) kontroll

67

Antud olukorras leitakse toepinna minimaalne vajalik pikkus ehk tingimus (3.53)

võrdsustatakse ühega.

. .

. ∙ . .= 1 →

3,151,75 ∙ 1,8 = 1 → 1 = 1

TOEPINNA VAJALIK PIKKUS:

Minimaalne toepinna vajalik pikkus arvutatakse valemiga (3.56):

= = , ∙ = 557,1 , (3.108)

kus

– tala laius mm ( = 240 ).

68

4. POSTIDE DIMESIONEERIMINE

4.1 Üldosa

Hoone postid projekteeritakse raudbetoonist monteeritavate postidena. Postid on

ruudukujulised, samm hoone keskel 15x15m ja servas 5m. Postide toesõlm on arvestatud

kandev- ja kasutuspiirseisundis arvutusskeemis liigendkinnitusena. Arvutused teostatakse

postidele, mis on perimeetril (abitala all ja peatala all) ning hoone keskel asetsevatele

postidele. Armatuur paikneb postides sümmeetriliselt.

Postidele leitakse teist järku sisejõud, teostatakse erinevad kontrollarvutused tuginedes

standardile EVS-EN 1992-1-1:2007, Ehituskonstruktori käsiraamatule ning raamatule

„Betoonkonstruktsioonide arvutamine“.

4.2 Posti dimensioneerimine servas – abitala all

Servas (perimeetril) ning abitala all paikneva posti dimensioneerimistulemuseks saadi

raudbetoonist 300x300mm ristlõikega post, betooni tugevusklass C30/37, armatuurteras

4∅12 – tugevusklass B500B. Posti pikkus on 5,5m.

Posti ristlõike mõõtmeteks valitakse 300x300mm.

1) Posti arvutuslik omakaal

Posti arvutuslik omakaal leitakse seosest:

= ∙ ∙ ℎ ∙ = 25 ∙ 0,3 ∙ 0,3 ∙ 5,5 = 12,375 , (4.1)

kus

– raudbetooni mahukaal kN/m ( = 25 / ),

– posti ristlõike laius m ( = 0,3 ),

ℎ – posti ristlõike kõrgus m (ℎ = 0,3 ),

– posti pikkus m ( = 5,5 ).

2) Arvutuslik pikijõud kriitilises lõikes

Arvutuslik pikijõud kriitilises lõikes leitakse seosest:

= + = 113,58 + 12,375 = 125,955 , (4.2)

69

kus

– postile mõjuv vertikaaljõud kN (8. ULS), mille väärtus leitakse programmist

ARSAP ( = 113,58 ) (lisa C, joonis C.1).

3) Esimest järku ekstsentrilisus

Esimest järku ekstsentrilisus arvutatakse valemiga:

= = ,,

= 0,089 , (4.3)

kus

– arvutuslik esimest järku paindemoment kN ∙ m (8. ULS), mille väärtus leitakse

programmist ARSAP ( = 11,22 ∙ ) (lisa C, joonis C.3).

4) Posti arvutuspikkus

Posti arvutuspikkus leitakse valemiga:

= ∙ = 1 ∙ 5,5 = 5,5 , (4.4)

kus

– posti otsa kinnitusviisist ja paigutuvusest sõltuv tegur ( = 1) [6, lk 214].

5) Geomeetrilised konstruktsioonihälbed

Konstruktsioonihälve arvutatakse valemiga:

= ∙ ∙ = ∙ 0,853 ∙ 1,0 = 4,27 ∙ 10 , (4.5)

kus

– hälbe baasväärtus ( = ) [6, lk 253, NA.5.2 (5)],

– pikkust arvestav vähendustegur ( =√

=√ ,

= 0,853) [6, lk 62],

– elementide arvu arvestav vähendustegur ( = 1,0 – eraldiseisva elemendi korral)

[15, lk 117].

6) Lisaekstsentrilisus hälbest

Vaadeldes hälbe tulemit ekstsentrilisusena, arvutatakse lisaekstsentrilisus hälbest

valemiga:

= ∙ = , ∙ ∙ , = 0,012 (4.6)

7) Posti saleduse kontroll

70

Eraldiseisva elemendi teist järku koormustulemeid võib eirata, kui on täidetud tingimus

[14, lk 307, valem 10.57]:

≤ , (4.7)

kus

– posti saledus

– posti piirsaledus

Posti ristlõike inertsiraadius paindemomendi tasapinnas leitakse valemiga:

=√

= ,√

= 0,087 (4.8)

Posti saledus arvutatakse valemiga:

= = ,,

= 63,51 (4.9)

Betoonristlõike pindala arvutatakse valemiga:

= ∙ ℎ = 0,3 ∙ 0,3 = 0,09 (4.10)

Suhteline normaaljõud arvutatakse valemiga:

=∙

= , ∙, ∙ ∙ ,

= 0,07 , (4.11)

kus

– betooni C30/37 arvutussurvetugevus Mpa ( = 20 ) [14, lk 263, tabel 10.1].

Posti piirsaledus arvutatakse valemiga:

= 20 ∙ ∙ ∙ ∙√

= 20 ∙ 0,7 ∙ 1,1 ∙ 0,7 ∙√ ,

= 40,752 , (4.12)

kus

– tegur ( = 0,7),

– tegur ( = 1,1),

– tegur ( = 0,7) [10, lk 74].

8) Teist järku sisejõud ehk koormustulemid

Teist järku koormustulemeid võib eirata, kui tingimus (4.7) on rahuldatud:

≤ → 63,51 ≰ 40,752

71

Antud juhul pole tingimus (4.7) rahuldatud, seega tuleb posti vajaliku armatuuri leidmisel

võtta arvesse teist järku koormustulemeid.

Armatuuri piirdeformatsioon arvutatakse valemiga:

= = = 0,002 , (4.13)

kus

– armatuurterase arvutuslik voolavustugevus ( = 435 ) [15, lk 79, tabel

2.8],

– armatuurterase arvutuslik elastsusmoodul ( = 200 = 200 000 ) [15,

lk 79].

Ristlõike kasuskõrgus arvutatakse valemiga:

= ℎ − = 0,3 − 0,05 = 0,25 , (4.14)

kus


– armatuuri kaugus ristlõike ülemisest servast m ( = 0,05 ).

Posti kõverus kriitilises lõikes arvutatakse valemiga:

= ∙, ∙

= ∙ ,, ∙ ,

= 0,019 (4.15)

Teist järku ekstsentrilisus arvutatakse valemiga:

= ∙ = , ∙ 0,019 = 0,058 (4.16)

kus

– posti arvutuspikkus m ( = 5,5 ) (valem 4.4).

Üldine ekstsentrilisus arvutatakse valemiga:

= + + = 0,089 + 0,012 + 0,058 = 0,159 , (4.17)

kus

– posti esimest järku ekstsentrilisus m ( = 0,089 ) (valem 4.3),

– lisaekstsentrilisus hälbest m ( = 0,012 ) (valem 4.6).

Üldine paindemoment arvutatakse valemiga:

72

= ∙ = 125,55 ∙ 0,159 = 20,063 ∙ , (4.18)

kus

– Arvutuslik pikijõud kriitilises lõikes kN ( = 125,955 ) (valem 4.2).

Posti maksimaalsed teist järku sisejõud:

= = 20,063 ∙

= = 125,955

9) Posti armatuur

Arvutusliku pikijõu ekstsentrilisus armatuuri raskuskesme suhtes arvutatakse valemiga:

= + − 0,5 ∙ ℎ = 0,159 + 0,25 − 0,5 ∙ 0,3 = 0,259 , (4.19)

kus

– armatuuri kaugus ristlõike alumisest servast m ( = 0,25 ),

ℎ – posti ristlõike kõrgus m (ℎ = 0,3 ).

Koormuse põhjustatud moment (( ) ) sama telje suhtes arvutatakse valemiga:

( ) = ∙ = 0,261 ∙ 125,955 = 32, 66 ∙ (4.20)

Survetsooni esialge kõrgus arvutatakse valemiga:

=∙ ∙

= , ∙, ∙ ∙

= 26,24 , (4.21)

kus

– – betooni C30/37 arvutussurvetugevus Mpa ( = 20 ) [14, lk 263, tabel

10.1],

– survetsooni arvutuskõrguse tegur ( = 0,8) [14, lk 321].

Survetsooni arvutuskõrgus leitakse valemiga:

= ∙ = 0,8 ∙ 26,24 = 20,99 , (4.22)

Sümmeetrilise armatuuri vajalik ristlõike pindala arvutatakse valemiga:

= ∙ ∙ ∙( , ∙ )∙( )

= , ∙ ∙ ∙ , ∙( , ∙ , )∙( )

= 28,64 , (4.23)

kus

– betooni C30/37 arvutussurvetugevus Mpa ( = 20 ) [14, lk 263, tabel 10.1],

73

– posti ristlõike laius m ( = 0,3 = 300 ),


2.8],

– armatuuri kaugus ristlõike alumisest servast m ( = 0,25 = 250 ),

– armatuuri kaugus ristlõike ülemisest servast m ( = 0,05 = 50 ).

Sümmeetrilise armatuuri arvutamisel lähtutakse tingimusest, et = = . [14, lk

322]

Seega = = 28,64 ja = = 28,64

Postidele, mille ristlõike mõõtmed erinevad üksteisest vähem kui neli korda, kehtivad

armeerimisel alljärgnevad reeglid:

Pikiarmatuuri diameeter ei tohiks olla alla 8mm (soovituslik 12mm),

Minimaalne pikiarmatuuri kogupindala peaks olema vähemalt [6, lk 529]:

. = , ∙ = , ∙ , ∙ = 28,96 (4.24)

või

. = 0,002 ∙ = 0,002 ∙ 9 ∙ 10 = 180 (4.25)

kus

– betoonristlõike pindala mm ( = 9 ∙ 10 ) (valem 4.10).

Antud hetkel lähtutakse suurusest . , mille väärtus on suurem.

Lähtudes konstruktiivsetest nõuetest valitakse tagavara kasuks postidele, mis asetsevad

hoone servas ning abitala all, armatuur 4∅12, mille pindala arvutatakse valemiga:

= 4 ∙ ∙( ) = 452,39 (4.26)

4.3 Posti dimensioneerimine servas – peatala all

Servas (perimeetril) ning peatala all paikneva posti dimensioneerimistulemuseks saadi

raudbetoonist 300x300mm ristlõikega post, betooni tugevusklass C30/37, armatuurteras

4∅12 – tugevusklass B500B. Posti pikkus on 5,1m.

74



Posti arvutuslik omakaal leitakse seosest (4.1):

= ∙ ∙ ℎ ∙ = 25 ∙ 0,3 ∙ 0,3 ∙ 5,1 = 11,475 , (4.27)

kus






Arvutuslik pikijõud kriitilises lõikes leitakse seosest (4.2):

= + = 341,42 + 11,475 = 352,895 , (4.28)

kus



3) Moment vertikaaljõu ekstsentrilisusest

Moment vertikaaljõu ekstsentrilsusest arvutatakse valemiga:

= ∙ = 0,055 ∙ 352,895 = 19,409 ∙ , (4.29)

kus

– vertikaaljõu ekstsentrilisus posti telje suhtes m ( = 55 = 0,055 ). Antud

mõõde pärineb servas paikneva abitala ja posti sõlmlahendusest, mille täpsemalt

lahendamine ei kuulu käesoleva lõputöö raamesse.

4) Esimest järku paindemoment

Esimest järku paindemoment kokku arvutatakse valemiga:

= + = 19,409 + 4,10 = 23,509 ∙ , (4.30)

kus

– moment põikkoormusest ehk tuulekoormusest kN ∙ m (3. ULS), mille väärtus leitakse

programmist ARSAP ( = 4,10 ∙ ) (lisa C, joonis C.5).


75

Esimest järku ekstsentrilisus arvutatakse valemiga (4.3):

= = ,,

= 0,067 , (4.31)


Posti arvutuspikkus leitakse valemiga (4.4):

= ∙ = 1 ∙ 5,1 = 5,1 , (4.32)

kus



Konstruktsioonihälve arvutatakse valemiga (4.5):

= ∙ ∙ = ∙ 0,886 ∙ 1,0 = 4,43 ∙ 10 , (4.33)

kus



=√ ,

= 0,886) [6, lk 62],


[11, lk 117].



valemiga (4.6):

= ∙ = , ∙ ∙ , = 0,011 (4.34)



(4.7) [14, lk 307, valem 10.57]:

≤ ,

kus

– posti saledus


Posti ristlõike inertsiraadius paindemomendi tasapinnas leitakse valemiga (4.8):

76

=√

= ,√

= 0,087 (4.35)

Posti saledus arvutatakse valemiga (4.9):

= = ,,

= 58,89 (4.36)

Betoonristlõike pindala arvutatakse valemiga (4.10):

= ∙ ℎ = 0,3 ∙ 0,3 = 0,09 (4.37)

Suhteline normaaljõud arvutatakse valemiga (4.11):

=∙

= ∙, ∙ ∙ ,

= 0,196 , (4.38)

kus


Posti piirsaledus arvutatakse valemiga (4.12):

= 20 ∙ ∙ ∙ ∙√

= 20 ∙ 0,7 ∙ 1,1 ∙ 0,7 ∙√ ,

= 24,346 , (4.39)

kus

– tegur ( = 0,7),

– tegur ( = 1,1),

– tegur ( = 0,7) [10, lk 74].



≤ → 58,89 ≰ 24,346



Armatuuri piirdeformatsioon arvutatakse valemiga (4.13):

= = = 0,002 , (4.40)

kus


2.8],

77


lk 79].

Ristlõike kasuskõrgus arvutatakse valemiga (valem 4.14):

= ℎ − = 0,3 − 0,05 = 0,25 , (4.41)

kus



Posti kõverus kriitilises lõikes arvutatakse valemiga (4.15):

= ∙, ∙

= ∙ ,, ∙ ,

= 0,019 (4.42)

Teist järku ekstsentrilisus arvutatakse valemiga (4.16):

= ∙ = , ∙ 0,019 = 0,05 (4.43)

kus


Üldine ekstsentrilisus arvutatakse valemiga (4.17):

= + + = 0,067 + 0,011 + 0,05 = 0,128 , (4.44)

kus



Üldine paindemoment arvutatakse valemiga (valem 4.18):

= ∙ = 352,895 ∙ 0,128 = 45,24 ∙ , (4.45)

kus



= = 45,24 ∙

= = 352,895

78

11) Posti armatuur

Arvutusliku pikijõu ekstsentrilisus armatuuri raskuskesme suhtes arvutatakse valemiga

(4.19):

= + − 0,5 ∙ ℎ = 0,128 + 0,25 − 0,5 ∙ 0,3 = 0,228 , (4.46)

kus



Koormuse põhjustatud moment (( ) ) sama telje suhtes arvutatakse valemiga (4.20):

( ) = ∙ = 0,228 ∙ 352,895 = 80,529 ∙ (4.47)

Survetsooni esialge kõrgus arvutatakse valemiga (4.21):

=∙ ∙

= , ∙, ∙ ∙

= 73,52 , (4.48)

kus


10.1],


Survetsooni arvutuskõrgus leitakse valemiga (4.22):

= ∙ = 0,8 ∙ 73,52 = 58,82 , (4.49)

Sümmeetrilise armatuuri vajalik ristlõike pindala arvutatakse valemiga (4.23):

= ∙ ∙ ∙( , ∙ )∙( )

= , ∙ ∙ ∙ , ∙( , ∙ , )∙( )

= 30,84 (4.50)

kus




2.8],



79

Sümmeetrilise armatuuri arvutamisel lähtutakse tingimusest, et = = . [14, lk

322]

Seega = = 30,84 ja = = 30,84

Arvutustulemustest selgub, et postidele pole armatuuri vaja, kuid konstruktiivses mõistes

on armatuuri siiski vajalik.





. = , ∙ = , ∙ , ∙ = 81,125 (4.51)

või

. = 0,002 ∙ = 0,002 ∙ 9 ∙ 10 = 180 (4.52)

kus

– betoonristlõike pindala mm ( = ∙ ℎ = 9 ∙ 10 ) (valem 4.37).



hoone servas ning peatala all, armatuur 4∅12, mille pindala arvutatakse valemiga:

= 4 ∙ ∙( ) = 452,39 (4.53)

4.4 Posti dimensioneerimine hoone keskel

Hoone keskel paikneva posti dimensioneerimistulemuseks saadi raudbetoonist

400x400mm ristlõikega post, betooni tugevusklass C30/37, armatuurteras 4∅12 –

tugevusklass B500B. Posti pikkus on 5,1m.



Posti arvutuslik omakaal leitakse seosest (4.1):

= ∙ ∙ ℎ ∙ = 25 ∙ 0,4 ∙ 0,4 ∙ 5,1 = 20,40 , (4.54)

80

kus






Arvutuslik pikijõud kriitilises lõikes leitakse seosest (4.2):

= + = 874,98 + 20,40 = 895,38 , (4.55)

kus




Esimest järku ekstsentrilisus arvutatakse valemiga (4.3):

= =,

= 0 , (4.56)

kus

– arvutuslik esimest järku paindemoment kN ∙ m (3. ULS), mille väärtus leitakse

programmist ARSAP ( = 0 ∙ ).


Posti arvutuspikkus leitakse valemiga (4.4):

= ∙ = 1 ∙ 5,1 = 5,1 , (4.57)

kus



Konstruktsioonihälve arvutatakse valemiga (4.5):

= ∙ ∙ = ∙ 0,886 ∙ 1,0 = 4,43 ∙ 10 , (4.58)

kus



=√ ,

= 0,886) [6, lk 62],

81


[15, lk 117].



valemiga (4.6):

= ∙ = , ∙ ∙ , = 0,011 (4.59)



(4.7) [14, lk 307, valem 10.57]:

≤ ,

kus

– posti saledus


Posti ristlõike inertsiraadius paindemomendi tasapinnas leitakse valemiga (4.8):

=√

= ,√

= 0,115 (4.60)

Posti saledus arvutatakse valemiga (4.9):

= = ,,

= 44,17 (4.61)

Betoonristlõike pindala arvutatakse valemiga (4.10):

= ∙ ℎ = 0,4 ∙ 0,4 = 0,16 (4.62)

Suhteline normaaljõud arvutatakse valemiga (4.11):

=∙

= , ∙, ∙ ∙ ,

= 0,28 , (4.63)

kus


Posti piirsaledus arvutatakse valemiga (4.12):

82

= 20 ∙ ∙ ∙ ∙√

= 20 ∙ 0,7 ∙ 1,1 ∙ 0,7 ∙√ ,

= 20,38 , (4.64)

kus

– tegur ( = 0,7),

– tegur ( = 1,1),

– tegur ( = 0,7) [10, lk 74].



≤ → 44,17 ≰ 20,38



Armatuuri piirdeformatsioon arvutatakse valemiga (4.13):

= = = 0,002 , (4.65)

kus


2.8],


lk 79].

Ristlõike kasuskõrgus arvutatakse valemiga (4.14):

= ℎ − = 0,4 − 0,05 = 0,35 , (4.66)

kus



Posti kõverus kriitilises lõikes arvutatakse valemiga (4.15):

= ∙, ∙

= ∙ ,, ∙ ,

= 0,014 (4.67)

Teist järku ekstsentrilisus arvutatakse valemiga (4.16):

= ∙ = , ∙ 0,014 = 0,036 (4.68)

83

kus


Üldine ekstsentrilisus arvutatakse valemiga (4.17):

= + + = 0 + 0,011 + 0,036 = 0,047 , (4.69)

kus



Üldine paindemoment arvutatakse valemiga (4.18):

= ∙ = 895,38 ∙ 0,047 = 42,271 ∙ , (4.70)

kus



= = 42,271 ∙

= = 895,38

9) Posti armatuur

Arvutusliku pikijõu ekstsentrilisus armatuuri raskuskesme suhtes arvutatakse valemiga

(4.19):

= + − 0,5 ∙ ℎ = 0,047 + 0,35 − 0,5 ∙ 0,4 = 0,197 , (4.71)

kus



Koormuse põhjustatud moment (( ) ) sama telje suhtes arvutatakse valemiga (4.20):

( ) = ∙ = 0,197 ∙ 895,38 = 176,578 ∙ (4.72)

Survetsooni esialge kõrgus arvutatakse valemiga (4.21):

=∙ ∙

= , ∙, ∙ ∙

= 139,9 , (4.73)

kus

84


10.1],


Survetsooni arvutuskõrgus leitakse valemiga (4.22):

= ∙ = 0,8 ∙ 139,9 = 111,92 , (4.74)

Sümmeetrilise armatuuri vajalik ristlõike pindala arvutatakse valemiga (4.23):

= ∙ ∙ ∙( , ∙ )∙( )

= , ∙ ∙ ∙ , ∙( , ∙ , )∙( )

= −664,355 ,

(4.75)

kus




2.8],



Sümmeetrilise armatuuri arvutamisel lähtutakse tingimusest, et = = [14, lk

322]

Seega = = −664,355 ja = = −664,355





. = , ∙ = , ∙ , ∙ = 205,834 (4.76)

või

. = 0,002 ∙ = 0,002 ∙ 1,6 ∙ 10 = 320 (4.77)

kus

– betoonristlõike pindala mm ( = 1,6 ∙ 10 ) (valem 4.62).

85



hoone keskel, armatuur 4∅12, mille pindala arvutatakse valemiga:

= 4 ∙ ∙( ) = 452,39 (4.26)

86

5. VUNDAMENTIDE DIMESIONEERIMINE

5.1 Üldosa

Hoone postide alla projekteeritakse raudbetoonist ruudukujulised kohtvundamendid.

Arvutamisel on aluseks geoloogilised uuringud, mis on esitatud peatükis 1.2. Kõikide

kohtvundamentide rajamissügavuseks valitakse 1,5m. Vundamendid on arvestatud toetuma

savimöllile (kiht 4), arvutused teostatakse dreenitud tingimustes.

Vundamentide dimensioneerimise peatükis määratakse kohtvundamentide talla mõõtmed,

teostatakse kandevõime kontrollid tava- ja tulekahjuolukorras ning arvutatakse vajumid

kasutuspiirseisundis SLS. Vajumite arvutamisel põhinetakse summeerimismeetodile.

Ruumi kokkuhoiu mõttes ja parema ülevaate saamiseks koostatakse enamik vajumitega

seotud arvutusi programmis Microsoft Excel 2010.

Tulekahju olukorras ei arvestata katuslage tööle diafragmana, hoone stabiilsus tagatakse

vundamendi ja vundamendisõlme piisava paindejäikusega. Arvutuses tekib lisaks

vundamendendile mõjuvale vertikaal- ja horisontaaljõule ka moment. Koormuste väärtused

leitakse kandepiirseisundi 14. koormuskombinatsiooni (14.ULS) olukorrast,

arvutiprogrammist ARSAP.

Arvutuste teostamisel tuginetakse standardile EVS-EN 1997-1:2006, Ehituskonstuktori

käsiraamatule ning raamatule „Madalvundamendi arvutus“. Vastavalt EVS-EN 1997-

1:2006 rahvusliku lisa järgi on vundamentide arvutamisel kasutatud teist arvutusvarianti.

Antud töös pole käsitletud vundamente, kuhu suundub jäikusdiagonaalist tekkiv

horisontaalne jõud, mis on võrdlemisi suur võrreldes pikijõuga.

5.2 Vundamendi dimesioneerimine hoone servas – abitala all

Hoones servas ning abitala all paikneva üksikvundamendi talla mõõtmete

dimesioneerimistulemuseks saadi 0,5x0,5m. Arvutamisel sai määravaks pinnase

kandevõime kontroll. Samas on vajalik arvestada ka ehituse montaažiolukorda, kus

vundamendil puudub pinnase lisakaal ja selle peale on monteeritud raudbetoonpost, mida

pole toestatud. Sellisel juhul pole tagatud vundamendi stabiilsus ümberlükkele, mida

põhjustab tuulekoormus. Selle tõttu peab tallas mõõtmeid suurendama või kasutama

87

montaažil posti toestamist. Ilma toestamata peaks vundamendi taldmiku suurus olema

vähemalt 0,9x0,9m. Antud olukorra arvutust pole käesolevas töös kajastatud.

5.2.1 Kandevõime kontroll

Kandevõime kontroll peab rahuldama tingimust [8, lk 66, valem 6.1]:

≤ 1 , (5.1)

kus

– vundamendi tallale mõjuv arvutuslik normaaljõud koos vundamendi ja tagasitäite

omakaaluga kN,

– vundamendi kandevõime, mis sõltub pinnase tugevusest.

1) Pinnasesurve talla tasandis

Pinnasesurve talla tasandis arvutatakse valemiga:

= ∙ . = 1,5 ∙ 22 = 33 / , (5.2)

kus

– vundamendi rajamissügavus m ( = 1,5 ),

. – taldmiku all oleva pinnasekihi mahukaal kN/m ( . = 22 / ), mille

väärtus saadakse geoloogiliste uuringute osast.

2) Talla kuju arvestavad tegurid

Ruudukujulise talla puhul arvutatakse tegurid valemitega:

= 1 − 0,3 ∙ 1 = 0,7 , (5.3)

= 1 + 1 ∙ = sin 32° = 1,53 , (5.4)

= ∙ = , ∙ ,,

= 1,554 , (5.5)

kus

– taldmiku all oleva pinnasekihi sisehõõrdenurk ( = 32°), mille väärtus saadakse

geoloogiliste uuringute osast,

– kandevõime tegur 32° korral ( = 23,18) [14, lk 229, tabel 9.19].

3) Abisuurused

Abisuurused talla mõõtmete määramiseks leitakse valemitega:

88

= 0,5 ∙ . ∙ ∙ = 0,5 ∙ 22 ∙ 27,72 ∙ ,,

= 142,296 , (5.6)

= ( ∙ ∙ ∙ ∙ ) = ( ∙ , ∙ , ∙ , ∙ , ),

= 927,258 , (5.7)

kus

– kandevõime tegur 32° korral ( = 27,72) [14, lk 229, tabel 9.19],

– taldmiku all oleva pinnasekihi nidusus kPa ( = 4 ), mille väärtus saadakse



– jaotusvundamendi kandevõime osavarutegur teise arvutusvariandi korral ( = 1,5)

[14, lk 230, tabel 9.20].

4) Talla mõõtmete määramine

Talla mõõtmete määramiseks kasutatakase iteratsiooniks valemit:

=∙

= ,, ∙ , ,

= 0,384 , (5.8)

kus

– vundamendi taldmikule mõjuv arvutuskoormus (3. ULS), mille väärtus leitakse

programmist ARSAP ( = 157,40 ) (lisa C, joonis C.2).

– esialgselt valitud talla mõõde m ( = 1,0 ).

Järgmised iteratsiooni sammud:

=∙

= ,, ∙ , ,

= 0,4 ,

=∙

= ,, ∙ , ,

= 0,4

Tagavara kasuks valitakse talla laiuseks = 0,5 .

5) Taldmiku kaal

Eeldades taldmiku astme kõrguseks ℎ = 0,4 , arvutatakse taldmiku kaal

valemiga:

= ∙ ∙ ℎ ∙ = 0,5 ∙ 0,5 ∙ 0,4 ∙ 25 = 2,5 , (5.9)

kus

89

– raudbetooni mahukaal kN/m ( = 25 / ).

6) Täitepinnase kaal taldmikul

Täitepinnase kaal taldmikul ä . arvutatakse valemiga:

ä . = ∙ ∙ ℎ − ∙ ∙ ℎ ∙ ä = (0,5 ∙ 0,5 ∙ 1,1 − 0,3 ∙

0,3 ∙ 1,1) ∙ 18 = 3,168 , (5.10)

kus

ℎ – vundamendi posti kõrgus taldmikust maapinnani m (ℎ = 1,1 ),

– vundamendi posti ristlõike mõõde m ( = 0,3 ),


ä – täitepinnase mahukaal kN/m ( ä = 18 / ).

7) Taldmiku ja täitsepinnase kaal kokku

Taldmiku ja täitsepinnase kaal kokku arvutatakse valemiga:

= + ä . = 2,5 + 3,168 = 5,668 (5.11)

8) Vundamendi taldmiku all mõjuv arvutuslik normaaljõud koos vundamendi ja

tagasitäite omakaaluga

Vundamendi taldmiku all mõjuv arvutuslik normaaljõud arvutatakse valemiga:

= + . ∙ = 157,40 + 1,2 ∙ 5,668 = 164,202 , (5.12)

kus

. – alalise koormuse osavarutegur kandepiirseisundis ebasoodsa mõju korral ( . = 1,2)

(tabel 2.2).

9) Arvutusmoment talla pinnas

Arvutusmoment talla pinnas leitakse valemiga:

= ℎ ∙ = 0,4 ∙ 2,13 = 0,852 ∙ , (5.13)

kus

ℎ – taldmiku astme kõrgus m (ℎ = 0,4 ),

– vundamendile mõjuva horisontaaljõu väärtus kN (3.ULS), mis leitakse

arvutiprogrammist ARSAP ( = 2.13 ∙ ).

10) Vertikaaljõu ekstsentrilisus

90

Vertikaaljõu ekstsentrilisus arvutatakse valemiga:

= = ,,

= 0,005 (5.14)

11) Talla efektiivmõõtmed

Talla arvutuslaius on = = 0,5 ning talla arvutuspikkus arvutatakse valemiga:

= − 2 ∙ = 0,5 − 2 ∙ 0,005 = 0,49 (5.15)

12) Talla efektiivne pindala

Vundamendi talla efektiivne pindala arvutatakse valemiga:

= ′ ∙ ′ = 0,5 ∙ 0,49 = 0,245 (5.16)

13) Astmenäitaja

Astmenäitaja horisontaaljõu mõjumisel talla arvutuspikkuse suunas leitakse valemiga:

= =,

,,

,= 1,495 (5.17)

14) Horisontaaljõudu arvestavad tegurid

Horisontaaljõudu arvestavad tegurid arvutatakse valemitega:

= 1 −∙ ∙ °

= 1 − ,, , ∙ ∙ °

,= 0,981 , (5.18)

= 1 −∙ ∙ °

= 1 − ,, , ∙ ∙ °

,= 0,968 , (5.19)

= −∙ °

= 0,967 − ,, ∙ °

= 0,998 , (5.20)

kus


15) Vundamendi kandevõime

Vundamendi kandevõime tulekahjuolukorras arvutatakse valemiga:

= ′ ∙ ′ ∙ , ∙ ∙ . ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ =

0,5 ∙ 0,49 ∙ ( , ∙ , ∙ ∙ , ∙ , ∙ , ∙ , ∙ , ∙ , ∙ , ∙ , ∙ , ),

= 239,491 ,

91

(5.21)

kus


väärtus saadakse geoloogiliste uuringute osast,


– talla kuju arvestav tegur ( = 0,7) (valem 5.3),

– survepinge talla tasandis kN/m ( = 33 / ) (valem 5.2),







[14, lk 230, tabel 9.20].

KANDEVÕIME KONTROLL:

Kandevõime kontroll teostatakse arvestades tingimust (5.1):

≤ 1 → ,,

≤ 1 → 0,686 ≤ 1 OK!

5.2.2 Kandevõime kontroll tulekahjuolukorras

Kandevõime kontroll tulekahjuolukorras peab rahuldama tingimust (5.1) [8, lk 66, valem

6.1]:

≤ 1 ,

kus


omakaaluga kN,

– vundamendi kandevõime, mis sõltub pinnase tugevusest ning horistontaaljõu ja

momendi väärtustest.



92

Vundamendi taldmiku all mõjuv arvutuslik normaaljõud arvutatakse valemiga (5.12):

= + . ∙ = 41,07 + 1,2 ∙ 5,668 = 47,872 , (5.22)

kus


programmist ARSAP ( = 41,07 ) (lisa D, joonis D.1),


(tabel 2.2),

– taldmiku ja täitsepinnase kaal kokku kN ( = 5,668 ) (valem 5.11).


Arvutusmoment talla pinnas leitakse valemiga:

= + ℎ ∙ = 3,77 + 0,4 ∙ 1,16 = 4,234 ∙ , (5.23)

kus

– vundamendile mõjuva momendi väärtus kN ∙ m (14.ULS), mis leitakse

arvutiprogrammist ARSAP ( = 3,77 ∙ ) (lisa D, joonis D.1),



arvutiprogrammist ARSAP ( = 1,16 ∙ ).


Vertikaaljõu ekstsentrilisus arvutatakse valemiga (5.14):

= = ,,

= 0,088 (5.24)


Talla arvutuslaius on = = 0,5 ning talla arvutuspikkus arvutatakse valemiga

(5.15):

= − 2 ∙ = 0,5 − 2 ∙ 0,088 = 0,324 (5.25)


Vundamendi talla efektiivne pindala arvutatakse valemiga (5.16):

= ′ ∙ ′ = 0,5 ∙ 0,324 = 0,162 (5.26)

6) Astmenäitaja

93

Astmenäitaja horisontaaljõu mõjumisel talla arvutuspikkuse suunas leitakse valemiga

(5.17):

= =,

,,

,= 1,393 (5.27)


Horisontaaljõudu arvestavad tegurid arvutatakse valemitega (5.18), (5.19) ja (5.20):

= 1 −∙ ∙ °

= 1 − ,, , ∙ ∙ °

,= 0,967 , (5.28)

= 1 −∙ ∙ °

= 1 − ,, , ∙ ∙ °

,= 0,944 , (5.29)

= −∙ °

= 0,967 − ,, ∙ °

= 0,966 , (5.30)

kus



Vundamendi kandevõime tulekahjuolukorras arvutatakse valemiga (5.21):

= ′ ∙ ′ ∙ , ∙ ∙ . ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ =

0,5 ∙ 0,324 ∙ ( , ∙ , ∙ ∙ , ∙ , ∙ , ∙ , ∙ , ∙ , ∙ , ∙ , ∙ , ),

= 155,696 ,

(5.31)

kus

. – taldmiku all oleva pinnasekihi mahukaal kN/m ( . = 22 / ) (tabel

5.1),








94



[14, lk 230, tabel 9.20].


Kandevõime kontroll tulekahjuolukorras teostatakse arvestades tingimust (5.1):

≤ 1 → ,,

≤ 1 → 0,307 ≤ 1 OK!

5.3 Vundamendi dimesioneerimine hoone servas – peatala all

Hoones servas ning peatala all paikneva üksikvundamendi talla mõõtmete

dimesioneerimistulemuseks saadi 0,7x0,7m. Arvutamisel sai määravaks pinnase

kandevõime kontroll. Samas on vajalik arvestada ka ehituse montaažiolukorda, kus

vundamendil puudub pinnase lisakaal ja selle peale on monteeritud raudbetoonpost, mida

pole toestatud. Sellisel juhul pole tagatud vundamendi stabiilsus ümberlükkele, mida

põhjustab tuulekoormus. Selle tõttu peab tallas mõõtmeid suurendama või kasutama

montaažil posti toestamist. Ilma toestamata peaks vundamendi taldmiku suurus olema

vähemalt 0,9x0,9m. Antud olukorra arvutust pole käesolevas töös kajastatud.


Kandevõime kontroll peab rahuldama tingimust (5.1) [8, lk 66, valem 6.1]:

≤ 1 ,

kus


omakaaluga kN,



Talla mõõtmete määramiseks kasutatakase iteratsiooniks valemit (5.8):

95

=∙

= ,, ∙ , ,

= 0,576 , (5.32)

kus



– abisuurus talla mõõtmete määramiseks ( = 142,296) (valem 5.6),




=∙

= ,, ∙ , ,

= 0,593 ,

=∙

= ,, ∙ , ,

= 0,594

Tagavara kasuks valitakse talla laiuseks = 0,7 .

2) Taldmiku kaal


valemiga (5.9):

= ∙ ∙ ℎ ∙ = 0,7 ∙ 0,7 ∙ 0,4 ∙ 25 = 4,9 , (5.33)

kus



Täitepinnase kaal taldmikul ä . arvutatakse valemiga (5.10):

ä . = ∙ ∙ ℎ − ∙ ∙ ℎ ∙ ä = (0,7 ∙ 0,7 ∙ 1,1 − 0,3 ∙

0,3 ∙ 1,1) ∙ 18 = 7,92 , (5.34)

kus





96


Taldmiku ja täitsepinnase kaal kokku arvutatakse valemiga (5.11):

= + ä . = 4,9 + 7,92 = 12,82 (5.35)




= + . ∙ = 354,94 + 1,2 ∙ 12,82 = 370,324 , (5.36)

kus


(tabel 2.2).


Arvutusmoment talla pinnas leitakse valemiga (5.13):

= ℎ ∙ = 0,4 ∙ 3,30 = 1,32 ∙ , (5.37)

kus



arvutiprogrammist ARSAP ( = 3,30 ∙ ).



= = ,,

= 0,004 (5.38)



(5.15):

= − 2 ∙ = 0,7 − 2 ∙ 0,004 = 0,693 (5.39)



= ′ ∙ ′ = 0,7 ∙ 0,693 = 0,485 (5.40)

97

10) Astmenäitaja


(5.17):

= =,

,,

,= 1,495 (5.41)


Horisontaaljõudu arvestavad tegurid arvutatakse valemitega (5.18) (5.19) ja (5.20):

= 1 −∙ ∙ °

= 1 − ,, , ∙ ∙ °

,= 0,987 , (5.42)

= 1 −∙ ∙ °

= 1 − ,, , ∙ ∙ °

,= 0,978 , (5.43)

= −∙ °

= 0,987 − ,, ∙ °

= 0,986 , (5.44)

kus




= ′ ∙ ′ ∙ , ∙ ∙ . ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ =

0,7 ∙ 0,693 ∙ ( , ∙ , ∙ ∙ , ∙ , ∙ , ∙ , ∙ , ∙ , ∙ , ∙ , ∙ , ),

= 491,0 , (5.45)

kus


väärtus saadakse geoloogiliste uuringute osast,








98



[14, lk 230, tabel 9.20].



≤ 1 → , ≤ 1 → 0,756 ≤ 1 OK!



6.1]:

≤ 1 ,

kus


omakaaluga kN,






= + . ∙ = 85,84 + 1,2 ∙ 12,82 = 101,224 , (5.46)

kus




(tabel 2.2),




99

= + ℎ ∙ = 0,96 + 0,4 ∙ 0,92 = 1,328 ∙ , (5.47)

kus





arvutiprogrammist ARSAP ( = 0,92 ∙ ) (lisa D, joonis D.2).



= = ,,

= 0,013 (5.48)



(5.15):

= − 2 ∙ = 0,7 − 2 ∙ 0,013 = 0,674 (5.49)



= ′ ∙ ′ = 0,7 ∙ 0,674 = 0,472 (5.50)

6) Astmenäitaja


(5.17):

= =,

,,

,= 1,49 (5.51)


Horisontaaljõudu arvestavad tegurid arvutatakse valemitega (5.18) (5.19) (5.20):

= 1 −∙ ∙ °

= 1 − ,, , ∙ ∙ °

,= 0,987 , (5.52)

= 1 −∙ ∙ °

= 1 − ,, , ∙ ∙ °

,= 0,978 , (5.53)

100

= −∙ °

= 0,967 − ,, ∙ °

= 0,986 , (5.54)

kus



geoloogiliste uuringute osast.



= ′ ∙ ′ ∙ , ∙ ∙ . ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ =

0,7 ∙ 0,674 ∙ ( , ∙ , ∙ ∙ , ∙ , ∙ , ∙ , ∙ , ∙ , ∙ , ∙ , ∙ , ),

= 477,497 ,

(5.55)

kus


5.1),










[14, lk 230, tabel 9.20].



≤ 1 → ,,

≤ 1 → 0,212 ≤ 1 OK!

101

5.4 Vundamendi dimesioneerimine hoone keskel

Hoones keskel paikneva üksikvundamendi talla mõõtmete dimesioneerimistulemuseks

saadi 1,5x1,5m. Arvutamisel sai määravaks vajumite erim.


Kandevõime kontroll peab rahuldama tingimust (5.1) [8, lk 66, valem 6.1]:

≤ 1 ,

kus


omakaaluga kN,



Talla mõõtmete määramiseks kasutatakase iteratsiooniks valemit (5.8):

=∙

= ,, ∙ , ,

= 0,917 , (5.56)

kus







=∙

= ,, ∙ , ,

= 0,922 ,

=∙

= ,, ∙ , ,

= 0,922

Hoone keskel paikneva kohtvundamendi talla laiuseks valitakse = 1,0 .

2) Taldmiku kaal

102


valemiga (5.9):

= ∙ ∙ ℎ ∙ = 1,0 ∙ 1,0 ∙ 0,4 ∙ 25 = 10,0 , (5.57)

kus




ä . = ∙ ∙ ℎ − ∙ ∙ ℎ ∙ ä = (1,0 ∙ 1,0 ∙ 1,1 − 0,4 ∙

0,4 ∙ 1,1) ∙ 18 = 16,632 , (5.58)

kus







= + ä . = 10,0 + 16,632 = 26,632 (5.59)




= + . ∙ = 899,0 + 1,2 ∙ 26,632 = 930,958 , (5.60)

kus


(tabel 2.2).


Vundamendi kandevõime arvutatakse valemiga:

= ∙ , ∙ ∙ . ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ =

1,0 ∙ ( , ∙ , ∙ ∙ , ∙ , ∙ , ∙ , ∙ , ∙ , ),

= 1069,605 , (5.61)

103

kus


5.1),










[14, lk 230, tabel 9.20].



≤ 1 → ,,

≤ 1 → 0,870 ≤ 1 OK!



6.1]:

≤ 1 ,

kus


omakaaluga kN,






104

= + . ∙ = 199,83 + 1,2 ∙ 26,632 = 231,788 , (5.62)

kus




(tabel 2.2),




= + ℎ ∙ = 2,29 + 0,4 ∙ 0,45 = 2,47 ∙ , (5.63)

kus





arvutiprogrammist ARSAP ( = 0,45 ∙ ) (lisa D, joonis D.3).

3) Vertikaal ekstsentrilisus


= = ,,

= 0,011 (5.64)



(5.15):

= − 2 ∙ = 1,0 − 2 ∙ 0,011 = 0,978 (5.65)



= ′ ∙ ′ = 1,0 ∙ 0,978 = 0,978 (5.66)

6) Astmenäitaja

105


(5.17):

= =,

,,

,= 1,495 (5.67)


Horisontaaljõudu arvestavad tegurid arvutatakse valemitega (5.18) (5.19) (5.20):

= 1 −∙ ∙ °

= 1 − ,, , ∙ ∙ °

,= 0,997 , (5.68)

= 1 −∙ ∙ °

= 1 − ,, , ∙ ∙ °

,= 0,995 , (5.69)

= −∙ °

= 0,997 − ,, ∙ °

= 0,997 , (5.70)

kus



geoloogiliste uuringute osast.



= ′ ∙ ′ ∙ , ∙ ∙ . ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ =

1,0 ∙ 0,978 ∙ ( , ∙ , ∙ ∙ , ∙ , ∙ , ∙ , ∙ , ∙ , ∙ , ∙ , ∙ , ),

= 1042,657 ,

(5.71)

kus


5.1),






106





[14, lk 230, tabel 9.20].



≤ 1 → ,,

≤ 1 → 0,222 ≤ 1 OK!

5.5 Vajumite arvutus

Vajumite arvutamisel kasutatakse tavalist summeerimismeetodit (joonis 5.1), millega

kontrollitakse kasutuspiirseisundi nõuete täitmist. Summeerimismeetodi põhimõtte

kohaselt jaotatakse vundamendi talla alla jääv pinnas õhukesteks elementaarkihtideks ning

arvutatakse neis mõjuvad pinged. Pingete põhjal leitakse iga kihipaksuse deformatsioonid,

mille summeerides saadakse vundamendi vajum. [11, lk 75] [10, lk 77-79]

Joonis 5.1. Summeerimismeetodi skeem. [13, joonis 8.3]

1) Elementaarkihtide paksus ∆ℎ peaks olema talla laiuse sügavuseni 0,2...0,3 .

Sügavusel 1...3 talla laiust 0,4...0,6 ja sügavamate kihtide korral ~ .

107

2) Vundamendi koormusest põhjustatud tihendav vertikaalpinge elementaarkihtide

eralduspindadel arvutatakse valemiga:

= ∙ , (5.72)

kus

– rõhujaotustegur, mille suurused leitakse raamatust „Madalvundamendi arvutus“ [10,

Lisa 3],

– tihendav pinge kN/m .

Summeerimise võib lõpetada sügavusel, kus vundamendist tulenev lisasurve on viis

korda väiksem pinnase omakaalusurvest .

3) Iga elementaarkihi deformatsioon arvutatakse valemiga:

=∙∆

, (5.73)

kus

– keskmine pinge elementaarkihis,

∆ℎ – kihi paksus,

– kihi deformatsioonimoodul.

4) Koguvajum arvutatakse valemiga:

= ∑ , (5.74)

kus

– elementaarkihtide arv.

Projekteeritava hoone krundile teostatud geoloogiliste uuringute käigus tehti kokku 14

puurauku. Pinnasevett esines vaid ühes puuraugus, kuid selle asukoht ei ole kattu

projekteeritava hoone hoonealuse pinnaga. Vajumite arvutuste aluseks võeti kõige

kehvemate pinnasekihtidega puurauk (tabel 5.1). [17]

Tabel 5.1. Tallast allapoole jäävate pinnasekihtide omadused.

Kihi nr.

Pinnas

Mahukaal

( )

Kihi

paksus

ℎ ( )

Ülddeformatsiooni

moodul

( )

Nidusus

( )

Sisehõõrdenurk

(°)

108

Täitepinnas 18 1,5 - - -

1 Savimöll 22 0,6 9,5 4 32

2 Möllsavi 20 0,3 5 20 29

3 Peenliiv 19 0,3 13 0 33

4 Rohke

liivaga

savimöll

24 2,3 35 10 39

Kohtvundamendi vajumi arvutamisel peab olema täidetud tingimus:

< → < 80 , (5.75)

kus

– kohtvundamendi vajum kokku mm,

– piirvajum raudbetoonkarkassiga ehitisel mm ( = 80 ) [14, lk 225, tabel

9.14].

5.5.1 Vajumi arvutus hoone servas – abitala all

Hoones servas ning abitala all paikneva vundamendi vajum kokku saadi = 21,22 ,

mis on lubatud piirides.



Vundamendi taldmiku all mõjuv arvutuslik normaaljõud arvutatakse valemiga:

= + ∙ = 118,79 + 1,0 ∙ 5,668 = 124,458 , (5.76)

kus

– vundamendi taldmikule mõjuv arvutuskoormus (5. SLS), mille väärtus leitakse

programmist ARSAP ( = 118,79 ) (lisa C, joonis C.7),

– osavarutegur alalise koormuse puhul normatiivses kasutuspiirseisundis ( = 1,0),


2) Survepinge talla all

Survepinge talla all arvutatakse valemiga:

109

= = ,,

= 497,832 / , (5.77)

kus – ruudukujulise taldmiku dimensioneerimistulemuseks saadud mõõde m ( = 0,5 ).

3) Tihendav pinge Tihendav pinge talla all arvutatakse valemiga:

= − = 498,832 − 33 = 465,832 / , (5.78)

kus ′ – pinnasesurve talla tasandis / ( = 33 / ) (valem 5.2).

Alljärgnevalt arvutatakse vajumid kasutades peatükis 5.5 välja toodud tingimusi ja

valemeid, programmis Microsoft Excel 2010.

Tabel 5.2. Vajumi arvutus hoone servas – abitala all.

Kontrollitakse tingimusele (5.60) vastavust:

< → 21,22 < 80 OK!

110

5.5.2 Vajumi arvutus hoone servas – peatala all

Hoones servas ning peatala all paikneva vundamendi vajum kokku saadi = 26,68 ,

mis on lubatud piirides.




= + ∙ = 226,90 + 1,0 ∙ 12,82 = 239,72 , (5.79)

kus






Survepinge talla all arvutatakse valemiga (5.77):

= = ,,

= 489,224 / , (5.80)

kus – ruudukujulise taldmiku dimensioneerimistulemuseks saadud mõõde m ( = 0,7 ).

3) Tihendav pinge Tihendav pinge talla all arvutatakse valemiga (5.78):

= − = 489,224 − 33 = 456,224 / , (5.81)

kus

′ – pinnasesurve talla tasandis / ( = 33 / ) (valem 5.2).

Alljärgnevalt arvutatakse vajumid kasutades peatükis 5.5 välja toodud tingimusi ja


111

Tabel 5.3. Vajumi arvutus hoone servas – peatala all

.


< → 26,68 < 80 OK!

5.5.3 Vajumi arvutus hoone keskel

Hoones keskel paikneva vundamendi vajum kokku saadi = 37,63 , mis on lubatud

piirides. Vundamendi taldmiku dimensioneerimisarvutustes saigi määravaks just vajumi

arvutus. = 1,0 korral ei olnud vajum lubatud piirides, seega tuli taldmiku mõõtmeid

suurendada. Optimaalseks dimensioneerimistulemuseks osutus = 1,5 , mil sai

määravaks kohtvundamentide vajumite erim.

1) Taldmiku kaal


valemiga (5.9):

= ∙ ∙ ℎ ∙ = 1,5 ∙ 1,5 ∙ 0,4 ∙ 25 = 22,5 , (5.82)

kus


112



ä . = ∙ ∙ ℎ − ∙ ∙ ℎ ∙ ä = (1,5 ∙ 1,5 ∙ 1,1 − 0,4 ∙

0,4 ∙ 1,1) ∙ 18 = 41,382 , (5.83)

kus







= + ä . = 22,5 + 41,382 = 63,882 (5.84)




= + ∙ = 674,91 + 1,0 ∙ 63,882 = 738,792 , (5.85)

kus






Survepinge talla all arvutatakse valemiga (5.77):

= = ,,

= 328,352 / , (5.86)

kus – ruudukujulise taldmiku mõõde m ( = 1,5 ).

6) Tihendav pinge Tihendav pinge talla all arvutatakse valemiga (5.78):

113

= − = 328,352 − 33 = 295,352 / , (5.87)

kus ′ – pinnasesurve talla tasandis / ( = 33 / ) (valem 5.2).

Alljärgnevalt arvutatakse vajumid kasutades alapeatükis 5.5 välja toodud tingimusi ja


Tabel 5.4. Vajumi arvutus hoone keskel.


< → 39,86 < 80 OK!

5.5.4 Vajumite erimid ja suhtelised erimid

Vajumite erimi seisukohalt peab olema täidetud tingimus [10]:

∆ < ∆ , (5.88)

kus

∆ – kahe naabervundamendi vajumite erim mm,

∆ – kahe naabervundamendi maksimaalne vajumite erim mm (∆ = 20 ) [9,

lk 19].

Vajumi suhtelise erimi (kaardi) seisukohalt peab olema täidetud tingimus [14, lk 223]:

114

< , (5.89)

kus

– vajumite suhteline erim (kaard) (valem 5,75),

– maksimaalne vajumi suhteline erim (kaard) ( = 0,002 = 0,115°) [14, lk

225].

Vajumite suhteline erim arvutatakse valemiga:

= ∆ , (5.90)

kus

∆ – kahe naabervundamendi vajumite erim mm,

– naabervundamentide vahekaugus mm.

Vajumite erim arvutatakse valemiga:

∆ = − , (5.91)

kus

– suurema vajumi väärtusega vundamendi vajum,

– väiksema vajumi väärtusega vundamendi vajum.

1) Vajumite erimi kontroll

Vajumite erimi kontrollimisel võrreldakse arvutatud kohtvundamentide vajumeid.

Kõige suurem vajumite erim tekib hoone servas – abitala all paikneva vundamendi ja

hoone keskel paikneva vundamendi vahel. Vajumite erim arvutatakse valemiga (5.91):

∆ = − = 39,86 − 21,22 = 18,64 , (5.92)

kus

– hoone keskel paikneva kohtvundamendi vajum mm ( = 39,86) (tabel 5.4),

– hoone servas ning abitala all paikenva kohtvundamendi vajum mm ( = 21,22)

(tabel 5.2).

Vajumite erimi tingimusele vastavuse kontroll (5.88):

∆ < ∆ → 18,64 < 20 , OK!

2) Vajumite suhtelise erimi (kaardi) kontroll

Vajumite suhteline erim arvutatakse valemiga (5.90):

115

= ∆ = , = 0,0124 = 0,071° , (5.78)

kus

– naabervundamentide vahekaugus mm ( = 15000 ).

Vajumite suhtelise erimi tingimusele vastavuse kontroll (5.89):

< → 0,071° < 0,115° OK!

116

KOKKUVÕTE Käesoleva magistritöö raames teostati dimensioneerimisarvutused Põlva Maksimarketi

peamistele kandevkonstruktsioonidele. Arvutuste teostamise aluseks oli AS Resand-i

koostatud arhitektuurne eelprojekt. Töös käsitletavad tugevusarvutused põhinevad

projekteerimis- standarditele ja juhenditele.

Diplomitöö esimeses põhijaotises kirjeldati hoonet, planeeringuala geoloogilisi tingimusi,

arvutusmeetodit ja kandeskeemi. Teises jaotises arvutati konstruktsioonidele mõjuvad

alalis- ja muutuvkoormused. Töö kolmandas jaotises teostati tugevusarvutused

katusekandjatele, neljandas postidele ja viiendas kohtvundamentidele. Arvutustes

kasutatud konstruktsioonielementide maksimaalsed sisejõud leiti arvutusprogrammiga

ARSAP 2017, mille väärtused on esitatud lisades, kuvatõmmistena. Magistritöö graafilise

osa moodustavad katusekandjate, postide ja vundamentide plaanid ning lõiked hoonest.

Alljärgenvalt on esitatud töös käsitletavate konstruktsiooniarvutuste tulemused:

1) Katusekandjad:

Abitalad – liimpuit GL28h kahepoolse kaldega ning horisontaalse alumise vööga

200x800...1000mm (kõrgus otstes – 800mm , harjatsooni kõrgus - 1000mm)

Peatalad – liimpuit GL28h 240x1400mm

2) Postid ja neid toetavad kohtvundamendid

Postid servas, abitala all – raudbetoon 300x300mm C30/37, armatuur B500B

4∅12; vundamendi taldmik 0,5x0,5m

Postid servas, peatala all – raudbetoon 300x300mm C30/37, armatuur B500B

4∅12; vundamendi taldmik 0,7x0,7m

Postid keskel – raudbetoon 400x400mm C30/37, armatuur B500B 4∅12;

vundamendi taldmik 1,5x1,5m

Käesolev töö on praktilise väärtusega, kuna antud töö raames teostatud arvutused ja nende

tulemused on aluseks hoone ülejäänud konstruktsiooniosade projekteerimisele.

117

KASUTATUD PROGRAMMIDE LOETELU

Autodesk Autocad Architecture 2014

Autodesk Robot Structural Analysis Professional 2017

PTC Mathcad Prime 3.0

Microsoft Word 2010

Microsoft Excel 2010

118

KASUTATUD KIRJANDUS

1. BenqSolar. GreenTriplex PM245P00 [WWW]

http://benqsolar.com/download.php?file=..%2Fupload%2Fmedia%2Fbenqsolarfile

%2Fdatasheet%2FGT-PM245P00_ds_en.pdf (04.04.2017).

2. Blass, H.J. Timber Engineering STEP 1. Basis of design, material properties,

structural components and joints. Centrum Hout, The Netherlands, 1995.

3. Eurokoodeks: Ehituskonstruktsioonide projekteerimise alused. EVS-EN

1990:2002. Eesti Standardikeskus, 2002.

4. Eurokoodeks 1: Ehituskonstruktsioonide koormused. Osa 1-3: Üldkoormused,

lumekoormus. EVS-EN 1991-1-3:2006+NA:2006. Eesti Standardikeskus, 2006.

5. Eurokoodeks 1: Ehituskonstruktsioonide koormused. Osa 1-4: Üldkoormused,

tuulekoormus. EVS-EN 1991-1-4:2007+NA:2007. Eesti Standardikeskus, 2007.

6. Eurokoodeks 2: Betoonkonstruktsioonide projekteerimine. Osa 1-1: Üldreeglid ja

reeglid hoonetele. EVS-EN 1992-1-1:2007. Eesti Standardikeskus, 2007.

7. Eurokoodeks 5: Puitkonstruktsioonide projekteerimine. Osa 1-1: Üldist. Üldreeglid

ja reeglid hoonete projekteerimiseks. EVS-EN 1995-1-1:2007. Eesti

Standardikeskus, 2007.

8. Eurokoodeks 7: Geotehniline projekteerimine. Osa 1: Üldeeskirjad. EVS-EN 1997-


9. Jaanisoo, V. Geotehnilise projekteerimise alused. Loengukonspekt [WWW]

http://staff.ttu.ee/~aldur/Valdo_Jaaniso_vundament/3%20Geotehnilise%20projekte

erimise%20alused%20D.pdf (19.04.2017).

10. Jaanisoo, V. Madalvundamendi arvutus. Ehitame, Tallinn, 2014.

11. Jaanisoo, V. Vundamendi vajumi arvutamine. Loengukonspekt [WWW]

http://staff.ttu.ee/~aldur/PM/Valdo_Jaaniso_pinnasemehaanika_loeng/Vajumid_pm

_7.pdf (05.05.2017)

12. Just, E-J., Õiger, K., Just, A. Puit- ja puidupõhised konstruktsioonid. Õpik

kõrgkoolidele. TTÜ Kirjastus, Tallinn, 2015.

13. Kisand, K. Põlva Maksimarketi arhitektuurne eelprojekt. AS Resand, Põlva, 2017.

14. Masso, T. Ehituskonstruktori käsiraamat. 3. Parandatud ja täiendatud trükk.

Ehitame, Tallinn, 2012.

15. Otsmaa, V. Betoonkonstruktsioonide arvutamine. Õpik kõrgkoolidele. Tallinna

Tehnikaülikool, Eesti Betooniühing, Tallinn, 2014.

119

16. Puitkonstruktsioonid. Lamell-ja liimpuit ja plankliimpuit. Nõuded. EVS-EN


17. Ristna, M. Põlva linn Jaama ja Ringtee tn. Planeeringuala. Ehitusgeoloogiline

uuring. OÜ Rakendusgeoloogia, Tartu, 2016.

18. Wagner Renewables Ltd. Free Standing Mounting System TRIC F box [WWW]

http://www.wagnersolarshop.com/files//e0be87de-9744-44f3-8e59-

a0e800e3a618/XB-INT_TRIC-F-Box_MA-120501-1WA20304[1].pdf

(04.04.2017)

120

LISAD

121

Lisa A. Hoone ruumiline (3D) arvutusskeem (kuvatõmmised arvutusprogrammist

ARSAP 2017).

Joonis A.1. Hoone ruumiline (3D) arvutusmudel (ARSAP 2017).

Joonis A.2. Koormuste jaotus konstruktsiooni erinevatele pindadele (ARSAP 2017).

122

Lisa B. Katusekandjate kontrollarvutustes kasutatavad maksimaalsed sisejõud

(kuvatõmmised arvutusprogrammist ARSAP 2017).

Joonis B.1. Abitala maksimaalne põikjõu epüür 5.ULS olukorras (kN) (ARSAP 2017).

Joonis B.2. Abitala maksimaalne paindemomendi epüür 3.ULS olukorras (kN ∙ m) (ARSAP

2017).

Joonis B.3. Abitala maksimaalne paindemomendi epüür 13.ULS (avarii)olukorras (kN ∙ m)

(ARSAP 2017).

123

Joonis B.4. Peatala maksimaalne põikjõu epüür 3.ULS olukorras (kN) (ARSAP 2017).

Joonis B.5. Peatala maksimaalne paindemomendi epüür 3.ULS olukorras (kN ∙ m) (ARSAP

2017).

Joonis B.6. Peatala maksimaalne paindemomendi epüür 13.ULS (avarii)olukorras (kN ∙ m)

(ARSAP 2017).

124

Lisa C. Posti ja vundamendi kontrollarvutustes kasutatavad maksimaalsed sisejõud

(kuvatõmmised arvutusprogrammist ARSAP 2017).

Joonis C.1. Abitala all paikneva posti maksimaalne vertikaaljõu epüür 8.ULS olukorras (kN)

(ARSAP 2017).

Joonis C.2. Abitala all paikneva posti maksimaalne vertikaaljõu epüür 3.ULS olukorras (kN)

(ARSAP 2017).

125

Joonis C.3. Abitala all paikneva posti maksimaalne paindemomendi epüür 8.ULS olukorras

(kN ∙ m) (ARSAP 2017).

Joonis C.4. Peatala all paikneva posti maksimaalne vertikaaljõu epüür 3.ULS olukorras (kN)

(ARSAP 2017).

126

Joonis C.5. Peatala all paikneva posti maksimaalne paindemomendi epüür 3.ULS olukorras

(kN ∙ m) (ARSAP 2017).

Joonis C.6. Hoone keskel paikneva posti maksimaalne vertikaaljõu epüür 3.ULS olukorras (kN)

(ARSAP 2017).

127

Joonis C.7. Abitala all paikneva posti maksimaalne vertikaaljõu epüür 5.SLS olukorras (kN)

(ARSAP 2017).

Joonis C.8. Peatala all paikneva posti maksimaalne vertikaaljõu epüür 5.SLS olukorras (kN)

(ARSAP 2017).

128

Joonis C.9. Hoone keskel paikneva posti maksimaalne vertikaaljõu epüür 5.SLS olukorras (kN)

(ARSAP 2017).

129

Lisa D. Vundamendi tulekahjuolukorra arvutustes kasutatavad maksimaalsed

sisejõud (kuvatõmmised arvutusprogrammist ARSAP 2017).

Joonis D.1. Abitala all paikneva vundamendi maksimaalne paindemomendi (kN ∙ m) ning

vertikaal- ja horisontaaljõu (kN) epüür 14.ULS (tulekahju)olukorras (ARSAP 2017).

Joonis D.2. Peatala all paikneva vundamendi maksimaalne paindemomendi (kN ∙ m) ning


130

Joonis D.3. Hoone keskel paikneva vundamendi maksimaalne paindemomendi (kN ∙ m) ning


131

Lisa E. Arhitektuurne lahendus.

Illustratsiooni mõttes ja tööst parema ülevaate saamiseks tuuakse arhitektuursest

eelprojektist välja hoone perspektiivvaated ja põhiplaan, mille autoriks on K. Kisand, AS

Resand. [16]

Joonis E.1. Põlva MM 1. perspektiivvaade väljast. [16]

Joonis E.2. Põlva MM 2. perspektiivvaade väljast. [16]

132

Joonis E.3. Põlva MM perspektiivvaade seest. [16]

Lisa F. Graafiline osa.

Juhendaja/õppejõud: Ragnar Pabort

Üliõpilane: Indrek Neeme 122490 EAEI

Üliõpilase meiliaadress: [email protected]

Õppekava nimetus: Ehitiste projekteerimine ja arhitektuur

PÕLVA MAKSIMARKETI PEAMISTE KANDEVKONSTRUKTSIOONIDE

DIMENSIONEERIMINE

DIMENSIONING THE MAIN BEARING STRUCTURES OF PÕLVA MAKSIMARKET

GRAAFILINE OSA

TTÜ Inseneriteaduskond Tartu Kolledž Magistritöö

JOONISTE SISUKORD

JOONIS NR. 01 PÕHIPLAAN ARHITEKTUURSEST PROJEKTIST M 1:150

JOONIS NR. 02 VUNDAMENTI PLAAN M 1:200

JOONIS NR. 03 POSTIDE PLAAN M 1:200

JOONIS NR. 04 KATUSEKANDJATE PLAAN M 1:200

JOONIS NR. 05 LÕIGE TELJEL D M 1:150

JOONIS NR. 06 LÕIGE TELJEL 7 M 1:150

pÕlva maksimarketi peamiste …

Documents